劉劍鋒

1 主要技術(shù)指標(biāo)

孔跨布置:(120+3×175+96)m;設(shè)計(jì)荷載:公路—Ⅰ級(jí);設(shè)計(jì)洪水頻率:1/300;橋面凈寬:2×凈—11 m;地震動(dòng)峰值加速度系數(shù):0.05g;地震基本烈度:6度;安全等級(jí):一級(jí);環(huán)境類別:Ⅱ類。

2 橋梁總體設(shè)計(jì)

2.1 箱梁構(gòu)造

2.2 預(yù)應(yīng)力體系的選擇及鋼束布置

單箱單室箱形連續(xù)剛構(gòu)按三向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)?？v向預(yù)應(yīng)力材料采用符合GB/T 5224-2003的高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,其公稱直徑為15.2 mm,面積為139 mm2,fpk=1 860 MPa。橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用BM13-3扁錨體系,鋼絞線公稱直徑為12.9 mm,面積為85.4 mm2。橫向預(yù)應(yīng)力鋼束間距0.50 m,全橋共設(shè)置了3φs12.9橫向預(yù)應(yīng)力鋼束2 962束。采用一端單根張拉方式,預(yù)應(yīng)力錨具張拉端與錨固端交錯(cuò)布置。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用符合GB/T 20065-2006預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋的PSB785級(jí)精軋高強(qiáng)螺紋粗鋼筋,直徑32 mm?？v向、橫向預(yù)應(yīng)力鋼束管道采用塑料波紋管,豎向預(yù)應(yīng)力鋼束管道采用鐵皮波紋管。

2.3 橋梁下部構(gòu)造

本橋橋墩采用變截面空心墩,其中1號(hào)墩采用等截面空心墩,順橋向?qū)? m,橫橋向?qū)? m。4號(hào)墩從墩底以上40 m范圍內(nèi)采用變截面實(shí)心墩,其余部分采用等截面空心墩,順橋向?qū)? m,橫橋向?qū)? m,橫順橋向壁厚均采用80 cm。2號(hào),3號(hào)墩從墩底以上75 m范圍內(nèi)采用變截面空心墩,其余部分采用等截面空心墩,順橋向?qū)? m,橫橋向?qū)? m,橫順橋向壁厚均采用80 cm。橋墩基礎(chǔ)均采用灌注嵌巖樁。橋臺(tái)采用組合式橋臺(tái),鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋墩采用C40混凝土,承臺(tái)采用C30混凝土,樁基采用C25混凝土。

3 結(jié)構(gòu)分析

采用MIDAS Civil軟件與《橋梁博士》軟件分別建立全橋計(jì)算模型。全橋共計(jì)梁?jiǎn)卧?87個(gè),如圖2所示。

3.1 基本參數(shù)

1)永久作用。鋼材重力密度:78 kN/m3;混凝土重力密度:26 kN/m3;瀝青混凝土重力密度:24 kN/m3;基礎(chǔ)相對(duì)變位:橋臺(tái)按1 cm考慮,橋墩按2 cm考慮;混凝土的收縮及徐變作用、預(yù)應(yīng)力:按JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定計(jì)算?？椎滥ψ柘禂?shù) μ取0.25,管道偏差系數(shù)K取0.001 5。一端錨具變形鋼束回縮值 6 mm,鋼束松弛系數(shù)0.3。

2)可變作用。汽車荷載:公路—Ⅰ級(jí),單幅橋按三車道計(jì)算,車道折減系數(shù)0.78;汽車荷載制動(dòng)力及沖擊力:按JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范規(guī)定計(jì)算;風(fēng)荷載:按JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范規(guī)定計(jì)算,其中橋梁所在地區(qū)的基本設(shè)計(jì)風(fēng)速V10取28.2 m/s;溫度作用:整體均勻升溫22℃,整體均勻降溫30℃。結(jié)構(gòu)高度范圍內(nèi)溫度梯度按JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范第4.3.10第3條規(guī)定計(jì)算。

3.2 MIDAS Civil軟件計(jì)算結(jié)果

1)正常使用階段正截面抗裂?；炷料淞涸诙唐谧畈焕M合下考慮抗裂預(yù)應(yīng)力折減后上下緣應(yīng)力圖如圖3,圖4所示,計(jì)算表明,除1號(hào)～4號(hào)墩墩頂出現(xiàn)部分拉應(yīng)力外,其余均未出現(xiàn)拉應(yīng)力,當(dāng)考慮支座處削峰作用后,該處抗裂驗(yàn)算也能滿足。2)正常使用階段斜截面抗裂驗(yàn)算。計(jì)算表明,主梁最大主拉應(yīng)力1.19 MPa＞0.4ftk=1.14 MPa,但當(dāng)考慮豎向預(yù)應(yīng)力作用后,斜截面抗裂也能滿足要求。3)正常使用階段截面壓應(yīng)力驗(yàn)算。計(jì)算表明,主梁最大壓應(yīng)力18.3 MPa＜0.5fck=19.25 MPa,彈性階段主梁正應(yīng)力滿足規(guī)范要求。4)承載能力極限狀態(tài)抗彎能力驗(yàn)算。分析承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖與抗彎能力包絡(luò)圖表明,結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)抗彎能力滿足要求。5)承載能力極限狀態(tài)抗剪能力驗(yàn)算。分析承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)剪力包絡(luò)圖與抗剪能力包絡(luò)圖表明,箱梁截面抗剪承載能力滿足要求。 6)活載靜撓度?；钶d作用下的靜撓度為4.3 cm,長(zhǎng)期荷載增長(zhǎng)系數(shù) 1.425,因此,1.425×0.043/175=1/2 855,滿足規(guī)范要求。

表1 MIDAS Civil各項(xiàng)應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算表

3.3 兩種軟件計(jì)算結(jié)果對(duì)比

M IDAS Civil各項(xiàng)應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算如表1所示。

《橋梁博士》各項(xiàng)應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算如表2所示。

表2 《橋梁博士》各項(xiàng)應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算表

從以上所列數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出,兩種軟件結(jié)果相差不大,說(shuō)明對(duì)主梁的受力分析是合理的。

4 結(jié)語(yǔ)

此類橋梁跨中下?lián)虾托苯孛媪芽p等問(wèn)題成為控制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素?；谀壳暗脑O(shè)計(jì)理念可以通過(guò)加大配置頂板束、腹板束,以有效控制施工階段恒載作用下?lián)隙?從而控制成橋后跨中撓度。另外目前關(guān)于混凝土的收縮、徐變的計(jì)算存在不足,有待進(jìn)一步完善。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,要轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念,用恒載零彎矩理論配束,使自重彎矩和預(yù)應(yīng)力彎矩的差值盡量減小,降低混凝土長(zhǎng)期收縮徐變的影響。

[1] JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[2] JTG D62-2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JTG D63-2007,公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].