連續鋼構橋箱梁設計淺析

張軍祥

【摘 要】連續鋼構橋在我省應用已較為普遍，本文對靖遠縣平堡黃河大橋箱梁結構進行了驗算，并提出了優化意見。

【關鍵詞】連續鋼構；箱梁；結構

1 工程概況

靖遠縣平堡黃河大橋橋型方案為6-30m裝配式預應力混凝土連續箱梁（50+90+50）m變截面預應力混凝土連續梁，主橋上部為50m+90m+50m三跨PC變截面連續箱梁橋，單箱單室截面，梁根部中心高5.5m，高跨比為1/16.4，跨中中心梁高為2.3m，高跨比為1/36，箱梁頂板寬12.0m。底板寬6.0m，翼緣板懸臂長3.0m，0號塊以外箱梁底按二次曲線變化。連續墩墩頂設置厚2.5m及邊跨端部設置1.2m橫隔板外，箱梁其他部位均不設橫隔板，箱梁采用縱向、橫向及豎向三向預應力體系。橫坡通過頂板形成2.0%雙向橫坡，梁高以室箱梁中心線處為準。

主墩采用實體薄壁墩，橋墩單壁厚2.0m，寬7.5m，采用4Φ180cm鉆孔灌注樁基礎，主橋箱梁采用掛籃懸臂施工。

2 結構驗算

（1）結構離散

本橋采用“MIDAS/Civil 2012”程序計算。橋面系劃分為68個單元，69個節點（圖1）。

（2）承載能力驗算

①正截面抗彎承載力

主梁抗彎強度即承載力驗算滿足要求。如圖2抗彎強度～設計效應包絡圖所示（圖2）。

②斜截面抗剪承載力

主梁斜截面抗剪承載力驗算滿足要求。如圖3抗剪強度～設計效應包絡圖所示。

（3）正常使用極限狀態計算（拉應力為正，壓應力為負）

①使用階段正截面抗裂驗算

使用階段正截面抗裂驗算按照規范JTG D62-2004第6.3.1-1、第6.3.2條規定計算。以短期效應控制，對構件正截面混凝土的拉應力進行驗算，按A類預應力構件驗算，應滿足：

計算結果表明，正截面抗裂性滿足要求（圖4、圖5）。

②使用階段斜截面抗裂驗算

（4）持久狀況應力驗算

①使用階段正截面壓應力驗算

使用階段正截面壓應力驗算按照規范JTG D62-2004第7.1.5條規定計算。計算時荷載取其標準值，不計分項系數，汽車荷載考慮沖擊系數。需滿足σcc<0.5f■的要求。

②使用階段斜截面主壓應力驗算

③受拉區鋼筋拉應力驗算注：

鋼束施工期間容許應力σ< [σ拉]=1860×0.75=1395Mpa，運營期間容許應力σ< [σ拉]=1860×0.65=1209Mpa。

全部鋼束應力滿足要求。

（5） 短暫狀態應力驗算（施工階段正截面法向應力驗算）

預應力混凝土結構按短暫狀態設計時，在預加力、構件自重等施工荷載作用下截面邊緣混凝土的法向應力應符合以下規定（D62-2004 7.2.8）：

3 結論

早前修建的大跨度變截面箱梁，后來發現跨中下撓是較常見的問題，有的還發生了箱梁底板撕裂等問題，因素可能有多種，但底板預應力索的布置方式可能是主要原因之一，由于底板索的立面線型為凸型，而跨中正彎矩要求的理想索線型為凹型（底板上也無法布置出凹型），兩者之差產生了附加彎矩（附加荷載），底板索越長越不利。故建議如下：

（1）在滿足計算要求的前提下，適當限制底板索的長度。

（2）在滿足計算要求的前提下，適當限制底板索的預應力水平，適當減少底板索數量。

（3）底板索整體上不宜集中在箱梁中心線附近，應適當靠近腹板布置。

（4）設計中較長的底板索均靠近箱梁中心線，建議較長的索適當靠腹板布置，為腹板底部的加腋增加了布置的靈活性，同時在構造上也易于加強（比如必要時增加防崩兜筋等）。

[責任編輯：楊玉潔]