淺談鋼箱橋預拱度的設置

劉承權 劉昌文

（中國十九冶集團 成都鋼構分公司，四川 郫縣611730）

1 工程概況

成都二環路改造工程中的鋼箱橋結構為等截面鋼箱梁，梁體單幅全寬12.900m，梁高2.0m，懸臂長為1.850m，40m跨。鋼箱梁底板厚有20mm和16mm兩種，頂板厚16mm，腹板厚16mm，橫隔板標準縱向間距3.0m，支點處橫隔板厚30mm，其余厚12mm；頂板采用8mm厚300×280的U型加勁肋形成正交異性板結構，底板腹板采用10mm厚120mm寬板肋縱向加勁，頂底板橫向、腹板豎向加勁肋及橫隔板橫向加勁肋厚12mm，頂底板橫向加勁肋、腹板豎向加勁肋每2道橫隔板間設置一道。鋼板材質為Q345-C（見圖1所示）。橋面鋪裝總厚度為70mm，即為35mm聚合物改性瀝青GA-10（鋪裝下層）+35mm高彈改性瀝青SMA-10（鋪裝上層）。

圖1 鋼箱橋橫斷面構造示意圖

2 預拱度設置原理

預拱度是為抵消鋼箱橋、面層等結構在荷載作用下產生的擾度，而在鋼箱橋制作時預留與位移方向相反的一校正量。

理論預拱度值應按結構自重和1/2可變荷載頻遇值計算的長期撓度值之和采用。預拱度的設置應按最大的預拱度值按順橋向做成圓滑曲線。

圖2為該鋼箱橋的設計理論預拱度值：

圖2

3 預拱度的設置

預拱度的設置按照二次拋物線法計算，公式為：

將三點坐標（0.0）;(半跨長，最大的預拱度值);(跨長，0)代入公式一即可求得a，b，c即可。式中：Y為預拱度值；X為距離原點的數值。見圖3：預拱度的設置也可采用公式為：

圖3

式中：Y——預拱度值；

L——半跨長；

Xn——距離支座中心的距離；

H——預拱度值。

由于該鋼箱橋結構的特殊性，在其上部位置有眾多的縱向、橫向加強板的焊縫，會使梁上弦的焊縫收縮應力大大超過下弦而導致預拱度值的減少。此外考慮鋼箱橋的自重等因素，在工藝上預拱度值應大于設計值。

按照設計要求，每跨鋼箱橋的預拱度按照二次拋物線進行，由于受施工進度、鋼箱橋內部結構形式以及焊接順序等因素的影響，不能保證頂板、底板以及筋板同時焊接，通過計算分析研究并結合以往的工程經驗，在除設計給定的預拱度值外，再增加一定量的制造預拱度值，從而抵消一部分由于焊接不對稱引起的鋼箱橋變形。預拱度修正值如圖4所示：

圖4

4 預拱度值的實測

鋼箱橋在現場預拼裝完成以后，預拱度檢測點共有12個，位置如圖5所示。

圖5

經過測量，預拱度實際值如圖6所示：

圖6

5 結束語

原設計預拱度沒有考慮施工因素，所給出的理論偏小，如果按照設計圖直接進行制作、預拼裝，則最后成型的結構會因下繞量過大而得不到預想的幾何位形，更重要的是，得不到正常使用極限狀態的設計原則所要求的結構剛度。

本文通過對鋼箱橋實測數據來分析驗證理論設計值和修正預拱度值，使鋼箱橋的線型最大限度地接近設計線型，為以后類似鋼箱橋結構的預拱度設值提供了參考資料。

［1］JGJ81-2002建筑鋼結構焊接技術規程[S].

［2］JTG/T50-2011公路橋涵施工技術規范[S].

［3］TB10212-2009鐵路鋼橋制造規范[S].

［4］GB50205-2001鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

［5］GB50017-2003鋼結構設計規范[S].