大跨徑連續鋼箱梁設計分析

姜曉勇

（廣州特希達科技有限公司 廣東廣州 510000）

基于大跨徑連續鋼箱梁結構特點，為充分發揮其性能優勢，在對其進行設計時，必須要做好各細節控制，以滿足工程建設為根本需求，嚴格按照專業標準與規范計算確定各項參數，提高結構整體性能。結合實際工程對大跨徑連續鋼箱梁設計和施工方法進行簡單分析，通過對關鍵節點的詳細研究，提高設計方案的可行性與科學性，爭取可以為其他相似工程建設提供技術指導。

1 大跨徑連續鋼箱梁特點

大跨徑連續鋼箱梁在工程建設中應用比較廣泛，且技術已經相對成熟，但是面對不同施工環境時，必須要對設計方案進行科學調整，保證方案具有較高的可行性。就以往施工經驗來看，大跨徑連續鋼箱梁施工機械設備要求較低，還可降低現場空間的壓力，整個施工過程作業簡單，現場管理效率更高。

2 大跨徑連續鋼箱梁設計要點

2.1 工程概述

以某大型立交工程作為分析對象，作為城市交通樞紐，設計施工時會否科學將會在很大程度上對整個城市交通質量產生影響。橋梁總建設面積為125035m2，需要兩次橫跨河流，其中北橫橋采用拱形獨塔斜拉橋形式，且斜拉橋主跨145m，不在河道內設置橋墩，而是采用一跨過河的方式處理[1]。另外，西縱橋采用連續鋼箱梁跨河，主跨100m，并在河道內設置一根墩柱。本文主要針對西縱跨河橋大跨徑連續鋼箱梁設計要點進行簡單分析。

2.2 設計方案對比

西縱橋分為左右幅橋來跨河，中間為現有橋梁。根據現場勘察確定，橋址跨河位置河口大約為90m寬，橋梁與河道保持55°交角。如果橋梁一跨跨越河道，需要保證主跨在200m以上，與工期存在較大矛盾，最終確定在中間設置一墩柱，與原有橋梁墩柱對齊，最后可將主跨縮小到100m。為提高施工效率，主跨可選擇預應力混凝土梁橋、結合梁橋與鋼箱梁橋，基于現場環境為縮短工期，計劃選擇應用支架施工作業方法。對比三種不同類型的橋梁結構，預應力混凝土梁橋自重過大，相應支架基礎工程量增多，占用更多工期時間；100m的結合梁選擇連續結構，對混凝土材料設計與施工要求較大，且在后期通車后受車輛荷載作用，出現橋面混凝土開裂的可能性更大[2]。最后確定應用鋼箱梁橋，不僅自重輕，架設作業速度快，并且具有良好的連續跨越能力，可滿足工程實際建設要求。

3 大跨徑鋼箱梁設計

3.1 整體設計

將左幅跨河橋作為分析對象，跨徑布置為68m+95m+100m+60m，總長度為323m。設計時可確定上部結構應用變截面鋼箱梁，邊支點與中支點梁高分別設定為3m和5m，且梁高變化段為28m，變化線形為二次拋物線[3]。鋼箱梁為單箱雙室直腹板度斷面形式，兩側懸臂分別長3m，橋面整體寬度為12.56m，鋼梁底部寬度為6.65m。

3.2 鋼板厚度

主要是針對大跨徑鋼箱梁主鋼板進行設計，其分為頂板、底板以及腹板三部分組成，結合工程建設要求計算確定底板厚度，然后結合構造特點確定腹板厚度，最后基于整體來對各項參數進行適當調整確定。其中，主要針對標準段頂板厚度計算進行分析，結合橋面鋪裝形式來確定頂板最小厚度，因為工程為鋼橋面，應用瀝青混凝土澆筑施工，綜合以往相似工程施工經驗，可確定頂板厚度不足14mm時剛度較小，受車載影響橋面鋪裝損壞可能性較大。利用多種厚度與U肋厚度組合，建立空間有限元板殼模型，對局部橋面結構受車輛荷載作用下產生的受力狀態進行分析，并對橋面板與加勁肋厚度厚度常用尺寸參數進行優化，提高橋面結構性能。最終可確定14mm的頂板厚度應力較大、剛度偏小，并且橋面板厚度比U肋厚度對橋面結構產生的影響更為明顯，橋面設計可選擇應用厚16mm橋面板與8mmU肋組合方式處理。

圖1 鋼箱梁橫斷面

3.3 橋梁支點

對結構支點進行設計分析，要求支點設置位置的橫梁不僅要依照構造要求來安裝加勁板，還需要基針對結構局部應力狀態進行可靠分析。例如常用的Midas Civil2010板單元模型進行計算，對計算結果進行分析，發現支座上方橫梁更容易出現應力集中的問題。為改善此類情況，可以就支點位置設置4道衡量，利用支座加筋板與4道橫梁進行有效連接，確保其可以共同受力，避免局部應力過于集中。根據計算結果可確定，此種設計方法可以減少局部位置超過45%的應力，提高箱梁結構支點設計的科學性，避免應力過大造成結構損壞。

4 大跨徑鋼箱梁施工

基于工程作業環境，為保證在規定工期內完成所有施工作業，需要嚴格按照設計方案進行施工，保證每道工序落實的規范性，在降低作業難度的同時，提高施工效率與質量。一般鋼箱梁可在工廠加工制作，然后運輸到場后安裝焊接。工程河道內設置有鋼管組成的支架結構，對運輸到場的鋼箱梁在支架上分段拼裝焊接。323m鋼梁共分為33個節段，可保證在工期內完成所有施工作業。

5 結束語

針對大跨徑連續鋼箱梁應用設計進行分析，應將以往設計施工經驗作為依據，結合施工現場實際情況，確定結構設計與控制要點，應用專業模型對各項參數進行計算，爭取從根本上來提高方案設計的綜合效果。

[1]張 維.大跨徑連續鋼箱梁設計探討[J].黑龍江交通科技，2015，38（04）：135+137.

[2]劉學建.深圳市東部過境高速大跨徑連續鋼箱梁橋設計[J].黑龍江交通科技，2012，35（08）：79.

[3]戴少雄，謝斌.大跨徑連續鋼箱梁設計方法[J].城市道橋與防洪，2012（03）：61～63+12.