關于斜梁橋設計

馬 君

（江西中昌工程咨詢監理有限公司， 江西 南昌）

關于斜梁橋設計

馬 君

（江西中昌工程咨詢監理有限公司， 江西 南昌）

通常，橋有四種：懸索橋、斜拉橋、拱橋和梁橋，其中梁橋又分為正橋和斜橋。當橋上的行車方向線與橋支承線的法線重合時為正橋，當行車方向線位于橋支承線的法線兩側，即與該法線成一角度時為斜橋。從受力情況來講，斜橋遠比正橋復雜。本文主要講述關于斜梁橋設計。

斜梁橋；設計

0 前言

本項目是位于在萍鄉秋收起義廣場附近萍水河上的昭萍橋，是一座斜度為40°的右斜橋。其行車方向線位于橋支承線的法線右側，與該法線成40°夾角。橋設兩組橋墩和兩個橋臺，共三跨。每跨跨度為20米。采用墩帽大梁上鋪設預制板方案，車行道部分為預應力空心板，人行道部分為仰放鋼筋砼槽型板，均套用有關標準圖。預制板鋪好并灌縫后，車行道部分鋪一層較厚的現澆砼鋪裝，人行道部分則在槽型板上鋪預制平板，并做水泥砂漿粉刷，平板下的空間作為管線過橋之用。上世紀九十年代中期，該橋墩臺已建好，其上部構造由萍鄉市建筑公司負責施工，綜合施工條件、經濟效益以及工期要求等方面考慮，最終決定所有預制構件改為現澆，但由于原設計單位拒絕修改。為了保住這個有較大投資的施工項目，公司決定組織技術人員成立設計小組，報請上級批準后進行這項修改設計。

1 斜梁橋設計的準備階段

1.1 做好準備工作

首先，收集資料，包括設計規范、原設計圖紙、建設單位對設計的具體要求及有關參考資料等，其次，赴現場實地察看，了解現場的實際情況；最后，全面掌握收集來的資料和橋梁設計規范。

1.2 進行結構布置

首先，考慮現澆鋼筋砼的露天情況，同時考慮降低計算的復雜性，減少計算工作量，將車行道與人行道分開，并在車行道橋面中央設一道通長的縱縫，同時在墩臺支座部位設置橫縫。把車行道部分劃分為6塊，人行道部分也分成6塊，每塊即成為一個計算單元，支座均為簡支。

其次，繪制結構平面布置圖和橋的橫剖面圖。這牽涉到要預先設定一些數據，如橋面梁的截面尺寸和梁的間距、橋面板和鋪裝的厚度、橫隔板的截面尺寸等。

最后，確定梁板端部處理和橫隔板的布置方式。由于斜橋本身特點，同一橫剖面各片梁的縱向與梁跨的相對位置不同，使梁的撓度變化差異大，這種撓度差會在車行道板內產生有害的附加力矩。為了減小附加力矩，應在擬定梁的截面尺寸、梁的間距、梁支座類型、橫隔板的設置等方面加以考慮。

1.3 車行道梁板內力計算和截面設計

由梁板組成的車行道計算單元為一空間結構，且車輛荷載為移動的動力荷載，而且本橋為一斜度較大的斜橋，使得其內力計算非常復雜。因此，在截面設計時采取必要措施：

1）由于本斜橋斜度較大，但實際中往往按對稱考慮。將電算給出的最大彎矩保持一定長度，此長度在跨度中點兩邊各L/8即2.5米，兩邊共5米。

2）由于電算最大剪力各梁不同，為方便起見，各梁均取同一數值。

3）根據斜橋的力學特點和車輛荷載移動性質，必須對梁作多截面驗算。由于電算未提供內力包絡圖，故各驗算截面內力只好按獨立梁相應截面內力乘以系數求得。此系數取為電算給出的最大內力與獨立梁最大內力之比值。由電算得知，梁內力由掛車-120控制，故按獨立梁計算時亦取掛車-120的荷載。

4）橋面鋪裝的作用，本來是排水、抗磨損、擴大車輪荷載的作用面積，以及保證結構的整體性。為了提高梁的安全度，要求施工中做到鋪裝砼與橋面結構層砼有良好的結合。

2 斜梁橋設計階段

2.1 梁板截面設計

考慮到車行道梁板在支座范圍剪力大，故將其截面尺寸予以加大。其做法是對板加腋，對梁端部加寬，都是從距支座一小段距離的跨中開始向支座逐漸加大尺寸到設定數值。截面尺寸驗算、配筋計算均按橋梁設計規范進行。梁的受拉主筋布置與建筑工程中的梁大不相同。采用的大直徑、高強度鋼筋，以一根摞一根的形式置于梁中，0.2米寬的梁中布置兩摞受拉主筋，每摞主筋上根與下根之間，按規范規定隔一定距離施以雙面電焊，焊縫的具體尺寸規范亦有明確規定。同時，還按計算設置彎起鋼筋。梁的箍筋設置系經抗剪和抗扭計算綜合確定其直徑和間距，同時將抗扭縱筋配置在梁腹兩側邊。車行道板的配筋計算和布置，一般與建筑樓板者無甚區別，只是銳角處的懸臂板配筋，無論是計算還是布置都有一點麻煩，必須慎重考慮和處理。

2.2 其它構件設計

1）車行道梁板當然是橋的最主要組成部分，不過其它部分也必須設計好。

2）人行道梁板設計。采用薄腹梁，按簡支T型梁計算。板按單跨雙懸臂板計算。橫撐考慮承受過橋管線荷載按單跨梁計算。同時，由于人行道部分每計算單元只設兩根梁，故又按建筑中的雙 T板做過計算并進行對比，同時按橋梁設計規范進行設計。

3）墩帽大梁設計，橋梁設計規范規定，墩帽大梁按連續梁計算。橋面上任一處有車輛荷載，計算單元內各梁均將受力，因而各梁均會在墩帽大梁上產生反力，當然其大小是不同的。當求某一跨大梁內力時，其有利荷載會同時產生不利影響，而不利荷載會同時產生有利影響。于是決定計算時不考試車輛荷載的橫向分布，由此產生的誤差，在配筋中作適當考慮。

3 斜橋梁的荷載試驗

3.1 設定大梁截面尺寸、計算出大梁各跨的計算跨度、求出作用在大梁上各種荷載

根據橋梁設計規范規定，掛車全橋只考慮一輛，故大梁上車輛荷載采用汽車-超20級車隊荷載，并取其可能發生橋面梁最大支座反力的情況進行布置。橋面梁的恒載反力則采用電算提供的數據。人行道梁的反力和大梁自重均按實計算。所有荷載均按規范規定乘以各種系數。具體的計算采用傳統的彎矩分配法和結合萍鄉的習慣進行。經過計算，求得必須驗算的多個截面的彎矩和剪力。考慮到大梁兩邊橋跨的橋面梁系分別支承在大梁頂面縱向中心線的兩側，當只有一側有車輛荷載時，大梁將同時發生扭轉，因此還計算了多截面的扭矩。

3.2 大梁內力求出后，即按橋梁設計規范進行配筋計算，并做出具體的鋼筋配置

這包括梁上、下縱向受拉主筋和縱向抗扭鋼筋、橫向抗剪箍筋和抗扭箍筋，當然二者系經綜合后進行配置。由于梁寬較大，故采用內箍和外箍組成的四肢箍筋。內箍以抗剪為主，外箍以抗扭為主。為了加強每跨梁端部的抗剪能力，還設置了一定的彎起鋼筋和鴨筋。車行道梁支座、擋塊和墊塊設計。在橋面的銳角處車行道邊梁下，設置可在水平方向移動和轉動的支座，是減小由于同一橫剖面上各梁的撓度差在橋面板內引起附加力矩的措施之一。設置橡膠支座完全可以滿足這項支座要求，同時為方便施工，故確定所有梁全部采用圓形板式橡膠支座，其直徑、厚度以及其中的加強鋼板均按設計規范計算確定。

3.3 橋面露天，為防止雨水滲入承載構件內銹蝕鋼筋，應設置橋面橫坡來排除雨水

本橋為寬橋面斜橋，采用這個方法確實很不經濟。因此決定采用在橡膠支座下加墊塊的方法來形成橋面橫坡。各梁墊塊厚度根據橋面橫坡要求經簡單計算求得。由于橋面橫坡并不很大，因此最厚的中央墊塊的厚度也不大。墊塊的平面尺寸無需計算，只需略大于橡膠支座即可。墊塊砼采用與梁砼相同的強度等級。為了提高安全儲備，還是在墊塊內配置了鋼筋網予以加強。

3.4 橋臺穩定性驗算

橋臺功能是為了承載和擋土。考慮到橋臺基礎系做在巖層上，基坑由人工錘鑿加工，表面非常粗糙，摩擦系數很大，滑移不可能發生，故只需驗算抗傾覆穩定性。橋臺抗傾覆穩定性驗算并不復雜，只需計算出穩定力矩和傾覆力矩，二者相除得出穩定系數，再跟設計規范一對照便可得出結論。對于土的容重，經過現場觀察，憑經驗設定一個數值，這可做到比較接近實際情況。對于橋臺的實際尺寸經了解施工時完全按圖施工，未有變更，因此可從原設計圖紙中查得。剩下來要考慮的就是車輛荷載布置問題。這當然要選擇對橋臺穩定性的最不利布置，即橋跨上無車無人，橋背填土上有車有人的情況。

驗算中的具體計算，完全按有關橋梁設計規范之規定進行，車輛荷載則根據驗算要求并結合斜橋之實際可能進行布置。經過詳細的計算后發現，橋上部構造改現澆后，現有橋臺不能滿足抗傾覆穩定性要求，必須進行加固處理。經過初步核算，決定在橋背下部新做一個厚實的矮擋土墻。墻的厚度和高度均經計算確定。其理論依據是，臺背土壓力分布圖為一上小下大的梯形，新做擋土墻承擔土壓力之大頭，這樣橋臺穩定性就有保證，經過驗算確實如此。實踐證明，這個加固方案既有效又經濟，更是省時省力。

此外，由于現澆橋面梁的截面高度比原設計的預應力空心板厚度要大一些，使得臺帽背墻有所增高，因此同時對臺帽背墻的配筋進行了修改。

TU7

B

1007-6344（2017）10-0091-01