馮 彥 青

(中鐵西安勘察設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000)

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公路跨鐵路45 m跨簡支橋梁型比選

馮 彥 青

(中鐵西安勘察設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000)

結(jié)合某省道改擴(kuò)建工程跨越某單線既有鐵路的45 m簡支梁工程實(shí)例，分析對比了預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和T梁兩種梁體結(jié)構(gòu)，并從抗扭性能、施工、經(jīng)濟(jì)性等方面，闡述了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選用了預(yù)應(yīng)力混凝土T梁作為該跨越鐵路的梁型。

鐵路，箱梁，T梁，結(jié)構(gòu)分析

1 橋位簡介

此橋?yàn)槟呈〉栏臄U(kuò)建工程跨越某單線既有鐵路而設(shè)，省道在此受天然地形、兩側(cè)建筑及既有鐵路限制，平面線型位于半徑不大于350 m的反向曲線上，反彎點(diǎn)基本位于與鐵路交叉點(diǎn)附近，省道與既有鐵路交角34°，省道路面距鐵路軌面高差約25 m。

2 方案介紹

由于既有鐵路在此是以半堤半塹單線路基形式通過，一側(cè)緊靠陡峭山體一側(cè)毗鄰某江，施工條件十分有限，為此經(jīng)與建設(shè)單位和鐵路技術(shù)部門商議后決定采用45 m跨簡支梁型跨越鐵路，梁體采用架橋機(jī)架設(shè)施工。

方案一：45 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁方案，梁高2.5 m，中梁寬2.8 m，邊梁寬3.05 m，跨中處頂板厚0.2 m，腹板厚0.22 m，底板厚0.2 m，支點(diǎn)處頂板厚0.2 m，腹板與底板厚0.35 m。

橋面跨中橫斷面布置如圖1所示。

方案二：45 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁方案，T梁高2.8 m，中梁均寬1.6 m，跨中處梁板厚0.18 m，梁肋厚0.2 m，支點(diǎn)處梁板厚0.18 m，梁肋厚0.4 m。

橋面跨中橫斷面布置如圖2所示。

3 梁體結(jié)構(gòu)受力分析

梁體采用橋梁博士3.6進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，設(shè)計采用的荷載為：公路—Ⅰ級。

3.1 箱梁結(jié)構(gòu)分析

采用剛接板梁法計算所得梁體橫向分布系數(shù)為0.721，其各項(xiàng)計算結(jié)果如下：

1)短期效應(yīng)組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應(yīng)力及短期效應(yīng)組合下縱梁截面上下緣的最大最小主應(yīng)力如圖3，圖4所示。短期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算見表1。

表1 短期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算表(一) MPa

2)長期效應(yīng)組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應(yīng)力如圖5所示。長期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算見表2。

表2 長期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算表(一) MPa

3)標(biāo)準(zhǔn)組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應(yīng)力及標(biāo)準(zhǔn)組合下縱梁截面的最大最小正應(yīng)力如圖6，圖7所示。長期效應(yīng)持久狀況混凝土應(yīng)力驗(yàn)算見表3。

表3 長期效應(yīng)持久狀況混凝土應(yīng)力驗(yàn)算表(一) MPa

4)基本組合下全橋最大、最小彎矩均小于其對應(yīng)的抗力，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(見圖8)。

3.2 T梁結(jié)構(gòu)分析

采用剛接板梁法計算所得梁體橫向分布系數(shù)為0.61，其各項(xiàng)計算結(jié)果如下：

1)短期效應(yīng)組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應(yīng)力及短期效應(yīng)組合下縱梁截面上下緣的最大最小主應(yīng)力如圖9，圖10所示，短期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算見表4。

表4 短期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算表(二) MPa

2)長期效應(yīng)組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應(yīng)力如圖11所示，長期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算見表5。

3)標(biāo)準(zhǔn)組合下縱梁截面上下緣的最大最小正應(yīng)力及標(biāo)準(zhǔn)組合下縱梁截面的最大最小正應(yīng)力如圖12，圖13所示。長期效應(yīng)持久狀況混凝土應(yīng)力驗(yàn)算見表6。

表5 長期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算表(二) MPa

表6 長期效應(yīng)持久狀況混凝土應(yīng)力驗(yàn)算表(二) MPa

4)基本組合下全橋最大、最小彎矩均小于其對應(yīng)的抗力，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(見圖14)。

4 梁體綜合比較分析

通過以上結(jié)構(gòu)分析計算，箱梁和T梁結(jié)構(gòu)均能滿足相關(guān)規(guī)范和使用要求，但實(shí)際應(yīng)用過程中兩種結(jié)構(gòu)各有利弊，現(xiàn)將其各自的優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

4.1 梁體抗扭及穩(wěn)定性比較

定性分析45 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁作為封閉截面，梁體較矮，抗扭性能較好，整體穩(wěn)定性較好，45 m T梁梁體較高，梁體重心偏上，梁體抗扭性能較差，整體穩(wěn)定性較差。

經(jīng)詳細(xì)計算45 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁抗扭慣性矩為1.15 m4，45 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁抗扭慣性矩為0.028 m4，45 m箱梁抗扭慣性矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于T梁。

因此，45 m T梁在運(yùn)輸和架設(shè)過程中需對梁體進(jìn)行支撐，保證梁體不傾覆，特別是架梁過程中，更應(yīng)采用可靠支撐措施，保證梁體不傾覆，確保梁下鐵路的運(yùn)行安全。

4.2 梁體施工及架設(shè)

箱梁預(yù)制時需要內(nèi)模，T梁預(yù)制不需要內(nèi)模，因此T梁較箱梁施工方便，易控制。

箱梁自重較大，單片箱梁自重達(dá)到220 t以上，國內(nèi)現(xiàn)有通用公路架橋機(jī)架設(shè)噸位基本在200 t以內(nèi)，因此本箱梁需采用特殊架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)，架設(shè)費(fèi)用較大，由于自重較大，架橋機(jī)在橫向移梁時安全風(fēng)險較大。

T梁自重較小，國內(nèi)現(xiàn)有通用公路架橋機(jī)均能滿足要求，但T梁較高，重心靠上，穩(wěn)定性較差，運(yùn)輸及架設(shè)過程中需采用可靠的支撐措施，確保T梁不會傾覆。

4.3 梁體經(jīng)濟(jì)性比較

對于本橋，橋面箱梁采用3片，T梁采用5片，混凝土圬工T梁較箱梁多14%左右，但鋼筋和鋼絞線合計T梁較箱梁少32%左右，整體比較箱梁和T梁梁體造價基本相等。

5 結(jié)語

跨越鐵路的橋梁在功能得以滿足、技術(shù)也可行的情況下，施工對鐵路干擾小，有利于鐵路的安全往往是第一考慮因素，因此本橋通過精心比較推薦采用T梁方案，既能滿足橋梁使用功能，在采取有效梁體橫向支撐措施后，也能在架橋過程中有效的減少安全風(fēng)險，盡最大程度保證了鐵路的安全。

[1] 范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2] 李繼業(yè).橋涵工程設(shè)計與實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[3] JTG D62—2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].

On comparison of bridge types for 45 m simple bridge along roads crossing railways

Feng Yanqing

(ChinaRailwayXi’anSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Xi’an710000,China)

Combining with the 45 m simply support beam of extension project crossing some single-line railway along some provincial road, the paper analyzes and compares the prestressed concrete box girder, T-shaped beam, illustrates their advantages and disadvantages from the antitorque performance, construction and money-saving, and selects the prestressed concrete T-shaped beam as the type to cross the railways.

railway, box girder, T-shaped beam, structure analysis

1009-6825(2017)06-0190-03

2016-12-01

馮彥青(1984- )，男，工程師

U448.217

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