盧永飛

(西北民族大學(xué)土木工程學(xué)院,甘肅蘭州 730030)

25米標準跨徑帶翼小箱梁結(jié)構(gòu)調(diào)整后相應(yīng)受力情況的研究

盧永飛

(西北民族大學(xué)土木工程學(xué)院,甘肅蘭州 730030)

對現(xiàn)有高速公路項目采用的25m標準跨徑裝配式帶翼小箱梁,在原截面形式不變的情況下,改變跨徑長度后調(diào)整預(yù)應(yīng)力鋼束和截面普通鋼筋,然后從結(jié)構(gòu)受力方面進行研究,看其承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計能否夠滿足規(guī)范規(guī)定和設(shè)計要求,為該結(jié)構(gòu)在高速公路工程項目中的應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持。

帶翼小箱梁 應(yīng)力 承載力

1 概述

某分離式立交橋原橋型布置為11x25m簡支轉(zhuǎn)連續(xù)組合箱梁，分為兩聯(lián)：5x25m+6x25m。肋板臺、柱式墩，樁基礎(chǔ)。根據(jù)施工現(xiàn)場情況，需將橋跨的第二聯(lián)6x25m變更為5x25+28.9m。對邊跨為28.9m的箱梁在采用25m箱梁截面的情況下，通過改變鋼束及截面普通鋼筋，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范對5x25+28.9m橋跨組合使用階段的應(yīng)力、承載能力進行安全性探究。

2 25米跨徑小型箱梁結(jié)構(gòu)型式

橋梁結(jié)構(gòu)上部采用裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)組合箱梁，梁高140cm，箱梁邊梁頂板寬321cm，中梁頂板寬312cm，底板寬100cm，跨中斷面頂、腹板、底板厚均為18cm，支點處頂板厚18cm，腹板和底板厚25cm。橋面設(shè)置單向2%橫坡，橋面鋪裝為8cm水泥混凝土調(diào)平層加10cm瀝青混凝土鋪裝層。橋梁標準橫斷面見圖1。

3 25米跨徑小型箱梁結(jié)構(gòu)計算

3.1 持久狀況極限狀態(tài)抗彎承載能力計算

根據(jù)計算，邊梁的橫向分布系數(shù)[1]0.809大于中梁0.658，故本計算用邊梁控制。根據(jù)文獻[2]的規(guī)定，橋梁構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計算應(yīng)滿足：

沖擊系數(shù)u=0.304[3][4]；

圖2為承載能力計算結(jié)果，從圖中可以看出：1)最大正彎矩發(fā)生在第六跨跨中附近165號截面處，值為8362.404kN，其對應(yīng)的抗力為9142.667kN滿足主梁極限承載力滿足規(guī)范要求。2)最大負彎矩發(fā)生在10號墩墩頂梁截面145號截面處，值為5874.220kN，其對應(yīng)的抗力為8009.876kN滿足主梁極限承載力滿足規(guī)范要求。

3.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算

3.2.1 正截面抗裂驗算——正截面混凝土拉應(yīng)力驗算

根據(jù)文獻[2]規(guī)定，A類預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件：荷載短期效應(yīng)組合作用下的抗裂驗算，正截面抗裂驗算在荷載短期效應(yīng)組合作用下應(yīng)滿足

圖3、圖4分別為構(gòu)件在短期效應(yīng)組合下正截面抗裂驗算結(jié)果?？梢娊Y(jié)構(gòu)的在荷載短期效應(yīng)組合作用下，上緣法向拉應(yīng)力為1.7413MPa，下緣法向拉應(yīng)力為1.2095MPa，均小于容許拉應(yīng)力1.855Mpa(C50混凝土)，計算結(jié)果表明，在短期效應(yīng)組合作用下，正截面抗裂性滿足要求。

荷載長期效應(yīng)組合下的抗裂驗算，在長期效應(yīng)組合作用下，應(yīng)滿足

圖5、圖6分別為構(gòu)件在長期效應(yīng)組合下正截面抗裂驗算結(jié)果。計算結(jié)果表明，在長期效應(yīng)組合作用下，滿足正截面抗裂性均滿足要求。

3.2.2 斜截面抗裂驗算——斜截面混凝土主拉應(yīng)力驗算

構(gòu)件在短期效應(yīng)組合下的斜截面抗裂驗算結(jié)果為：

從表1可以看出：混凝土主拉應(yīng)力發(fā)生在10號墩墩頂梁截面上緣，最大壓應(yīng)力值1.314MPa＜1.855MPa。使用階段斜截面抗裂驗算滿足《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》6.3.1(第2條)和

圖1 半幅橋標準橫斷面(單位:cm)

圖2 彎矩圖

圖3 短期組合上緣應(yīng)力包絡(luò)

圖4 短期組合下緣應(yīng)力包絡(luò)

圖5 長期組合上緣應(yīng)力包絡(luò)

表1 短期效應(yīng)組合下的斜截面抗裂驗算結(jié)果

表2 受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗算結(jié)果

規(guī)范6.3.3)。

圖6 長期組合下緣應(yīng)力包絡(luò)

圖7 正截面混凝土壓應(yīng)力1

圖8 正截面混凝土壓應(yīng)力2

圖9 正截面混凝土壓應(yīng)力3

3.3 正截面混凝土壓應(yīng)力驗算

3.3.1 施工階段法向壓應(yīng)力驗算

從圖7中可見，最大應(yīng)力發(fā)生在第二階段10號墩墩頂梁截面下緣，單元下緣最大壓應(yīng)力13.807MPa≤0.5fck=16.2MPa，正截面混凝土壓應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

3.3.2 使用階段正截面壓應(yīng)力驗算

標準組合下正截面混凝土壓應(yīng)力

1)單元上緣

從圖8可以看出，最大壓應(yīng)力發(fā)生在10墩墩頂梁截面上緣，值為13.244MPa。

2)單元下緣

從圖9可以看出，最大壓應(yīng)力發(fā)生在在10墩墩頂梁截面下緣，值為16.117MPa。

所以，使用階段正截面壓應(yīng)力驗算滿足《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》6.1.5，6.1.6，7.1.3～7.1.5條，0.5倍的軸心抗壓強度標準值16.2 MPa。

3.3.3 標準組合下主壓應(yīng)力

經(jīng)計算得，斜截面最大主壓應(yīng)力(如下圖所示)， 發(fā)生在在10墩墩頂梁截面下緣，值為16.3186MPa。 σcp=16.3186MPa＜0.6 fck=0.6×32.4=19.44MPa

計算結(jié)果表示斜截面主壓應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

3.4 受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗算

從表2中可以看出，鋼束43束在扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后[5]最大值為1199.146MPa＜1209MPa(鋼筋拉應(yīng)力容許值)，滿足《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》要求。

4 結(jié)語

對某分離立交橋第11跨上部構(gòu)造結(jié)構(gòu)受力情況進行了計算探究，計算結(jié)果表明，在25m箱梁截面尺寸不變的情況下，將邊跨由25m變更為28.9m，通過調(diào)整箱梁鋼束、普通鋼筋的配置方案，是可行的，其承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計能夠滿足規(guī)范規(guī)定和設(shè)計要求。

[1]馮仲仁.分體式箱梁橋荷載橫向分布系數(shù)的設(shè)計計算方法[J].交通科技,2006.1.

[2](JTG D62—2004).公路橋鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土涵設(shè)計規(guī)范[S]．

[3](JTG D60—2004).公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S]．

[4](JTG B01-2003).公路工程技術(shù)標準[S]．

[5]周冬,于向東.斜交橋橫隔梁受力分析[J].華東公路,2010.5.