韓善劍 葛浩賓

海南省公路勘察設(shè)計(jì)院 570206

22+28+28+22連續(xù)箱梁上部結(jié)構(gòu)分析

韓善劍 葛浩賓

海南省公路勘察設(shè)計(jì)院 570206

白馬井互通立交主線跨線橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，為單箱雙室斜腹板等截面箱梁，最大跨徑為28m。本文采用直梁法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，重點(diǎn)分析上部結(jié)構(gòu)計(jì)算。

連續(xù)箱梁；結(jié)構(gòu)分析；靜力計(jì)算

1 工程概況

白馬井立交主線跨線橋位于西線高速公路K126+995.54處，上跨洋浦至白馬井跨海通道南連接線，中心樁號(hào)為K126+995.54，設(shè)計(jì)橋梁總長(zhǎng)111.00m，雙幅主線橋+雙幅集散車道。

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)車速：100km/h

荷載：公路-Ⅰ級(jí)

橋梁寬度：?jiǎn)畏?1.75m

地震動(dòng)峰值加速度：0.10g。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 箱梁一般構(gòu)造

本跨線橋橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度為2×11.50m主線橋+2×11.75m集散車道橋，四幅橋，箱梁采用斜邊腹板斷面，懸臂長(zhǎng)度均為2. 175～2.30m，均采用單箱雙室斷面。箱梁結(jié)構(gòu)尺寸及結(jié)構(gòu)形式見表3-1。

主梁一般構(gòu)造圖見圖3-1

預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁頂板厚度25cm，底板厚度22cm，腹板厚度45cm，端橫隔梁厚1.50m，中橫隔梁厚2.50。

3.2 下部結(jié)構(gòu)一般構(gòu)造

下部結(jié)構(gòu)采用薄壁墩、雙柱墩，樁基礎(chǔ)；肋式橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)。柱徑1.60m，樁徑1.20m。

3.3 主要材料及其參數(shù)

主梁采用C50 混凝土；

預(yù)應(yīng)力鋼材采用Фs15.2鋼絞線。

3.4 設(shè)計(jì)荷載取值

3.4.1 恒載

（1）一期恒載

一期恒載包括主梁、橫隔梁等材料重量?；炷寥葜厝?6KN/m3，主梁按實(shí)際斷面計(jì)取重量。主梁橫隔梁以集中力計(jì)入。

（2）二期恒載

二期恒載為橋面防撞護(hù)欄、分隔帶護(hù)欄、泄水管及橋面鋪裝。經(jīng)計(jì)算二期恒載取56.3KN/m。

3.4.2 活載

（1）公路Ⅰ級(jí)

汽車荷載按單向二車道加載時(shí)的橫向折減系數(shù)為：1.0。

采用平面結(jié)構(gòu)程序進(jìn)行總體計(jì)算時(shí)，汽車荷載偏載增大系數(shù)取1.15。

（3）活載的橫向分布系數(shù)

橫向分布系數(shù)＝2×1.0×1.15=2.3。

3.4.3 溫度力

計(jì)算取體系升溫 22.5℃，體系降溫 -23.7℃。

主梁頂、底板溫差：按新規(guī)范取值。

3.4.4 沉降

基礎(chǔ)不均勻沉降按隔墩5毫米考慮。

4 主橋縱向計(jì)算

4.1 總體結(jié)構(gòu)分析

總體靜力計(jì)算采用平面桿系理論，主梁為平面梁?jiǎn)卧？鐝?2+28+28+22米預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁，施工采用逐孔施工。根據(jù)荷載組合要求的內(nèi)容進(jìn)行內(nèi)力、應(yīng)力、主梁極限承載力計(jì)算，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在施工階段、運(yùn)營(yíng)階段應(yīng)力、主梁極限承載力及整體剛度是否符合規(guī)范要求。

見圖4-1 結(jié)構(gòu)離散圖。

4.2 計(jì)算結(jié)果

4.2.1 施工階段應(yīng)力驗(yàn)算

按照J(rèn)TG 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》第7.2.8條規(guī)定，在預(yù)應(yīng)力和構(gòu)件自重等施工荷載作用下截面邊緣混凝土的法向應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定：壓應(yīng)力σcct≤0.70fck’，拉應(yīng)力σctt≤0.70ftk’。本橋施工時(shí)混凝土強(qiáng)度已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的85%，故壓應(yīng)力允許值0.70fck’＝0. 70×0.85×32.4＝19.28Mpa，拉應(yīng)力允許值0.70ftk’＝0.70×0.85×2.65＝1.58Mpa。表4－1所列為施工階段混凝土的最大、最小正應(yīng)力。

由表4-1可見，施工階段混凝土應(yīng)力滿足要求。

4.2.2 正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算

4.2.2.1短期效應(yīng)組合

圖4-1中紅、藍(lán)、紫、黑分別代表上緣最大、最小正應(yīng)力及下緣最大、最小正應(yīng)力。

圖4-2中紅、藍(lán)分別代表最大主壓應(yīng)力及最大主拉應(yīng)力。

由表4-2可見，本橋在短期效應(yīng)組合下的抗裂驗(yàn)算滿足要求。

4.2.2.2長(zhǎng)期效應(yīng)組合

圖4-3中紅、藍(lán)、紫、黑分別代表上緣最大、最小應(yīng)力及下緣最大、最小應(yīng)力。

由表4-3可見，本橋在長(zhǎng)期效應(yīng)組合下的抗裂驗(yàn)算滿足要求。

4.2.3 正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算

按照J(rèn)TG 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》第7.1條規(guī)定，持久狀況預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算時(shí)其應(yīng)力值取標(biāo)準(zhǔn)組合值。

圖4-4中紅、藍(lán)、紫、黑分別代表上緣最大、最小正應(yīng)力及下緣最大、最小正應(yīng)力。

圖4-5標(biāo)準(zhǔn)組合下縱梁截面的最大、最小主應(yīng)力

由表4-4可見，本橋在持久狀況下混凝土的應(yīng)力滿足要求。

4.2.4 承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算

4.2.4.1正截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

由圖4-6、4-7可見，承載能力極限狀態(tài)下全橋的正截面抗彎強(qiáng)度滿足要求。

4.2.5 主梁剛度

按照J(rèn)TG 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》第6.5.3條規(guī)定，受彎構(gòu)件在使用階段的撓度應(yīng)考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)的影響。本橋采用C50混凝土，其撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)ηθ＝1.425，消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度后，主梁的最大撓度不應(yīng)超過計(jì)算跨徑的1/600。消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的撓度最大值為5.39mm（已考慮長(zhǎng)期荷載效應(yīng)），小于L/600=46. 7mm，結(jié)構(gòu)剛度滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語

全橋上部結(jié)構(gòu)跨徑組合滿足上跨被交道需求，結(jié)構(gòu)計(jì)算安全，而且現(xiàn)澆連續(xù)體系造價(jià)較低，施工方便，符合安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀、耐久的設(shè)計(jì)原則。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.035