（湖南省公路設(shè)計有限公司，湖南 長沙 410011）

1 概述

斜腿剛構(gòu)橋在結(jié)構(gòu)上兼具有梁和拱的特點，因此呈現(xiàn)良好的受力特點，與普通連續(xù)剛構(gòu)橋相比，斜腿的作用使主梁跨度縮短，并為跨中提供免費的預(yù)應(yīng)力，大大消弱了結(jié)構(gòu)的內(nèi)力峰值，使構(gòu)件變得輕巧。一般的斜腿剛構(gòu)橋都為正橋，但在特定的條件下（地形條件限制、特殊構(gòu)造物要求）會產(chǎn)生一部分斜腿剛構(gòu)斜橋，下面結(jié)合望城區(qū)旺旺東路張家湖中橋的實際工程設(shè)計，就斜腿剛構(gòu)斜橋的上部構(gòu)造在計算理論和受力特點方面談一下設(shè)計體會。

2 工程實例

2.1 工程概況

圖1 橋型總體布置圖

橋梁上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆變截面箱型梁，箱梁主跨跨徑為25m，邊跨跨徑為12m，邊、主跨跨徑比為0.48。由于橋梁較寬，且為斜橋，考慮對橋梁的受力進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計時需對主梁的長寬比進(jìn)行控制，故而本橋設(shè)置為2幅，單幅主梁設(shè)置為2個箱體，中間以箱梁懸臂板相連。主梁跨中梁高為1.2m，斜腿處梁高為2m，剛結(jié)點距梁端為12m。箱梁均采用單箱單室截面，底板寬5.5m，腹板厚0.5m，懸臂長2m，頂板厚0.25m，底板厚0.25m；主梁梁端、斜腿頂、跨中均設(shè)置橫梁。由于受規(guī)劃河道的影響，本橋設(shè)計為右偏112°。斜腿為變厚度的鋼筋砼板，各分幅斜腿分離，斜腿中心軸線傾角為55°，與主梁相連處厚為1.5m，與承臺相連處厚為0.7m。中幅、邊幅斜腿橫橋向與箱梁底板同寬。

下部構(gòu)造橋臺采用肋板式橋臺，臺帽厚度為1.2m，肋板厚度為1m，下設(shè)整體式承臺，承臺厚度3m， 基礎(chǔ)為φ150cm的鉆孔灌注群樁，橋梁所有樁基均為鉆孔灌注樁，按端承樁設(shè)計。

箱梁采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中跨中腹板底部配置4層直徑32的鋼筋，橫向間距為12cm，共計16根；斜腿處腹板頂部配置4層直徑32的鋼筋，橫向間距為12cm，共計16根；其余位置頂?shù)装寰凑臻g距10cm配置直徑32的鋼筋。

圖3 空間結(jié)構(gòu)計算模型圖

2.2 計算分析

2.2.1 橋梁博士軟件計算分析

本橋先采用橋梁博士平面桿系軟件進(jìn)行分析，按照單梁模式進(jìn)行建模，考慮到斜腿部分對樁基存在水平推力，采用上下部整體建模，全橋劃分為161個單元。

計算主要結(jié)果如下：上部主梁承載能力均滿足規(guī)范要求；上部主梁跨中最大撓度為1.8cm，小于規(guī)范容許值L/600;上部主梁截面最大裂縫為0.13mm，小于規(guī)范容許值0.2mm。樁頂最大水平位移0.8cm，小于規(guī)范容許值1cm。

2.2.2 Midas軟件計算分析

為了分析斜腿剛構(gòu)橋在有斜度的情況下與正橋的差異，特別是主梁的受力情況差異，本橋又采用Midas空間計算軟件進(jìn)行分析，全橋共分為379個節(jié)點，402個單元，全橋采用桿系單元建模，其中，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用梁格法模擬。

計算結(jié)果為：上部主梁承載能力均滿足規(guī)范要求；上部主梁跨中最大撓度為1.5cm，小于規(guī)范容許值L/600; 上部主梁截面最大裂縫 為0.11mm，小于規(guī)范容許值0.2mm。樁頂最大水平位移0.5cm，小于規(guī)范容許值1cm。

3 設(shè)計體會

通過采用橋梁博士和Midas計算軟件對斜腿剛構(gòu)進(jìn)行有限元分析，得出如下設(shè)計體會。

3.1 斜腿剛構(gòu)斜橋上部結(jié)構(gòu)的受力特點

斜腿剛構(gòu)斜橋上部結(jié)構(gòu)綜合了斜梁橋、拱橋和連續(xù)剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)的受力特點，從計算分析上表明結(jié)構(gòu)受力非常復(fù)雜，主要特點如下：

①由于斜交角的影響，通過midas空間計算軟件得出主梁鈍角處受力遠(yuǎn)大于銳角處，鈍角處支座反力達(dá)到2000kN，銳角處支座反力僅為1000kN。

②斜橋在外荷載作用時，外荷載產(chǎn)生的合力不通過轉(zhuǎn)動中心，對轉(zhuǎn)動中心產(chǎn)生不平衡的力矩，引起橋梁在平面內(nèi)的平移。

③由于斜交角影響，在特定條件會喪失預(yù)壓力。

④由于荷載作用于斜梁橋的平面形心時，反力分布不對稱，導(dǎo)致主梁產(chǎn)生比較大的紐矩。

3.2 斜腿剛構(gòu)斜橋上部構(gòu)造的結(jié)構(gòu)設(shè)計處理

根據(jù)有限元計算結(jié)果和結(jié)合其它斜梁橋、拱橋及連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計經(jīng)驗，作出如下處理措施：①斜腿剛構(gòu)橋在有斜交角的情況下，在特定條件會喪失預(yù)壓力，因此本次設(shè)計主梁在梁高尺寸均按照豎直連續(xù)剛構(gòu)橋的尺寸考慮，并且增加了含筋量。②斜腿剛構(gòu)橋在有斜交角的情況下，鈍角處受力較大，因此在鈍角處增加了角耦加強鋼筋。③考慮到扭矩效應(yīng)，本次設(shè)計采用箱形斷面，同時加強了腹板抗扭箍筋，均采用16號鋼筋。④由于斜腿剛構(gòu)橋具有拱橋的一些性質(zhì)，因此對水平位移非常敏感，本次設(shè)計通過計算最大水平位移值為0.8cm，小于規(guī)范容許值1cm，但為了增大安全儲備，在承臺后設(shè)置齒板，增大抗滑作用，抑制斜腿水平位移。⑤本次斜腿剛構(gòu)橋橋臺基礎(chǔ)沒有嵌入巖石，而是通過承臺及樁基礎(chǔ)承擔(dān)推力，為減小斜腿的推力作用，本次設(shè)計增大了斜腿的水平角（水平角為55°）。

結(jié)語

斜腿剛構(gòu)斜橋上部構(gòu)造的設(shè)計計算比較復(fù)雜，它不同于正的斜腿剛構(gòu)橋，它的受力更具有獨特性，但通過精細(xì)的有限元分析計算，我們可以較為準(zhǔn)確地掌握其結(jié)構(gòu)的受力行為，針對其獨特的受力特點，在設(shè)計中采用相應(yīng)的有效措施，是可以設(shè)計出較為可靠且經(jīng)濟適用的橋梁的。

[1]凌建明，官盛飛，崔伯恩.重慶市公路水毀環(huán)境區(qū)劃指標(biāo)的研究[J].水土保持通報，2008，28（03）：141-147.

[2]童第科，王俊杰，李海平.某山區(qū)公路高切坡失穩(wěn)原因及工程加固[J].工業(yè)建筑，2009，39（S1）：720-724.

[3]劉紅巖，王媛媛，秦四清. 降雨條件下的基坑邊坡滲流場模擬[J].工業(yè)建筑，2007，37（10）：50-53.

[4]肖星義.西部地區(qū)公路水毀狀況與防治對策[J].山西建筑，2008，34（29）：291-292.