公路跨鐵路45 m跨簡支橋梁型比選

馮 彥 青

(中鐵西安勘察設計研究院有限責任公司，陜西 西安 710000)

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公路跨鐵路45 m跨簡支橋梁型比選

馮 彥 青

(中鐵西安勘察設計研究院有限責任公司，陜西 西安 710000)

結合某省道改擴建工程跨越某單線既有鐵路的45 m簡支梁工程實例，分析對比了預應力混凝土箱梁和T梁兩種梁體結構，并從抗扭性能、施工、經濟性等方面，闡述了各自的優缺點，最終選用了預應力混凝土T梁作為該跨越鐵路的梁型。

鐵路，箱梁，T梁，結構分析

1 橋位簡介

此橋為某省道改擴建工程跨越某單線既有鐵路而設，省道在此受天然地形、兩側建筑及既有鐵路限制，平面線型位于半徑不大于350 m的反向曲線上，反彎點基本位于與鐵路交叉點附近，省道與既有鐵路交角34°，省道路面距鐵路軌面高差約25 m。

2 方案介紹

由于既有鐵路在此是以半堤半塹單線路基形式通過，一側緊靠陡峭山體一側毗鄰某江，施工條件十分有限，為此經與建設單位和鐵路技術部門商議后決定采用45 m跨簡支梁型跨越鐵路，梁體采用架橋機架設施工。

方案一：45 m預應力混凝土簡支箱梁方案，梁高2.5 m，中梁寬2.8 m，邊梁寬3.05 m，跨中處頂板厚0.2 m，腹板厚0.22 m，底板厚0.2 m，支點處頂板厚0.2 m，腹板與底板厚0.35 m。

橋面跨中橫斷面布置如圖1所示。

方案二：45 m預應力混凝土簡支T梁方案，T梁高2.8 m，中梁均寬1.6 m，跨中處梁板厚0.18 m，梁肋厚0.2 m，支點處梁板厚0.18 m，梁肋厚0.4 m。

橋面跨中橫斷面布置如圖2所示。

3 梁體結構受力分析

梁體采用橋梁博士3.6進行結構受力分析，設計采用的荷載為：公路—Ⅰ級。

3.1 箱梁結構分析

采用剛接板梁法計算所得梁體橫向分布系數為0.721，其各項計算結果如下：

1)短期效應組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應力及短期效應組合下縱梁截面上下緣的最大最小主應力如圖3，圖4所示。短期效應組合抗裂驗算見表1。

表1 短期效應組合抗裂驗算表(一) MPa

2)長期效應組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應力如圖5所示。長期效應組合抗裂驗算見表2。

表2 長期效應組合抗裂驗算表(一) MPa

3)標準組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應力及標準組合下縱梁截面的最大最小正應力如圖6，圖7所示。長期效應持久狀況混凝土應力驗算見表3。

表3 長期效應持久狀況混凝土應力驗算表(一) MPa

4)基本組合下全橋最大、最小彎矩均小于其對應的抗力，承載能力極限狀態下全橋的正截面抗彎強度滿足要求(見圖8)。

3.2 T梁結構分析

采用剛接板梁法計算所得梁體橫向分布系數為0.61，其各項計算結果如下：

1)短期效應組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應力及短期效應組合下縱梁截面上下緣的最大最小主應力如圖9，圖10所示，短期效應組合抗裂驗算見表4。

表4 短期效應組合抗裂驗算表(二) MPa

2)長期效應組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應力如圖11所示，長期效應組合抗裂驗算見表5。

3)標準組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應力及標準組合下縱梁截面的最大最小正應力如圖12，圖13所示。長期效應持久狀況混凝土應力驗算見表6。

表5 長期效應組合抗裂驗算表(二) MPa

表6 長期效應持久狀況混凝土應力驗算表(二) MPa

4)基本組合下全橋最大、最小彎矩均小于其對應的抗力，承載能力極限狀態下全橋的正截面抗彎強度滿足要求(見圖14)。

4 梁體綜合比較分析

通過以上結構分析計算，箱梁和T梁結構均能滿足相關規范和使用要求，但實際應用過程中兩種結構各有利弊，現將其各自的優缺點分析如下。

4.1 梁體抗扭及穩定性比較

定性分析45 m預應力混凝土箱梁作為封閉截面，梁體較矮，抗扭性能較好，整體穩定性較好，45 m T梁梁體較高，梁體重心偏上，梁體抗扭性能較差，整體穩定性較差。

經詳細計算45 m預應力混凝土箱梁抗扭慣性矩為1.15 m4，45 m預應力混凝土T梁抗扭慣性矩為0.028 m4，45 m箱梁抗扭慣性矩遠遠大于T梁。

因此，45 m T梁在運輸和架設過程中需對梁體進行支撐，保證梁體不傾覆，特別是架梁過程中，更應采用可靠支撐措施，保證梁體不傾覆，確保梁下鐵路的運行安全。

4.2 梁體施工及架設

箱梁預制時需要內模，T梁預制不需要內模，因此T梁較箱梁施工方便，易控制。

箱梁自重較大，單片箱梁自重達到220 t以上，國內現有通用公路架橋機架設噸位基本在200 t以內，因此本箱梁需采用特殊架橋機進行架設，架設費用較大，由于自重較大，架橋機在橫向移梁時安全風險較大。

T梁自重較小，國內現有通用公路架橋機均能滿足要求，但T梁較高，重心靠上，穩定性較差，運輸及架設過程中需采用可靠的支撐措施，確保T梁不會傾覆。

4.3 梁體經濟性比較

對于本橋，橋面箱梁采用3片，T梁采用5片，混凝土圬工T梁較箱梁多14%左右，但鋼筋和鋼絞線合計T梁較箱梁少32%左右，整體比較箱梁和T梁梁體造價基本相等。

5 結語

跨越鐵路的橋梁在功能得以滿足、技術也可行的情況下，施工對鐵路干擾小，有利于鐵路的安全往往是第一考慮因素，因此本橋通過精心比較推薦采用T梁方案，既能滿足橋梁使用功能，在采取有效梁體橫向支撐措施后，也能在架橋過程中有效的減少安全風險，盡最大程度保證了鐵路的安全。

[1] 范立礎.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2] 李繼業.橋涵工程設計與實例[M].北京：化學工業出版社，2011.

[3] JTG D62—2004,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

On comparison of bridge types for 45 m simple bridge along roads crossing railways

Feng Yanqing

(ChinaRailwayXi’anSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Xi’an710000,China)

Combining with the 45 m simply support beam of extension project crossing some single-line railway along some provincial road, the paper analyzes and compares the prestressed concrete box girder, T-shaped beam, illustrates their advantages and disadvantages from the antitorque performance, construction and money-saving, and selects the prestressed concrete T-shaped beam as the type to cross the railways.

railway, box girder, T-shaped beam, structure analysis

1009-6825(2017)06-0190-03

2016-12-01

馮彥青(1984- )，男，工程師

U448.217

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