（貴州黔通工程技術(shù)有限公司，貴州 貴陽(yáng)550000）

1 工程概況

預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)，在各類大跨度橋梁中仍具較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋具有良好的結(jié)構(gòu)剛度（較大的橫橋向抗彎剛度和順橋向抗彎剛度），行車舒適，構(gòu)造上橋梁主墩采用墩梁固結(jié)的形式，由于高墩具有適當(dāng)?shù)娜岫?，能夠適應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)由于混凝土溫度變化及收縮徐變所引起的結(jié)構(gòu)位移，滿足結(jié)構(gòu)體系的受力要求，同時(shí)剛構(gòu)橋具有抗震性能好、具有節(jié)省材料、施工方便養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于山區(qū)橋梁建設(shè)中。由于施工原因及外部荷載作用的影響，在役剛構(gòu)橋普遍的病害主要為：（1）結(jié)構(gòu)表觀缺陷；（2）梁體受力裂縫；（3）梁體非受力裂縫；（4）梁體下?lián)稀１疚闹饕阅掣咚俟飞系倪B續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)楸尘?，主要分析梁底在預(yù)應(yīng)力荷載產(chǎn)生的徑向荷載作用下，橫向截面產(chǎn)生的較大拉應(yīng)力及剪應(yīng)力分析[2]，已達(dá)到優(yōu)化橋梁設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)上預(yù)防病害的產(chǎn)生。

2 工程背景

某高速公路上的連續(xù)剛構(gòu)橋橋跨布置為(58m+58m) T型剛構(gòu)橋，上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室變截而箱梁，箱梁頂板寬15.0m，底板寬9.0m；支墩處梁高7.0m，跨中及邊跨梁端處梁高3.5 m；梁體下緣除邊跨14.70m梁段為等高直線段外，其余按拋物線變化。主要材料參數(shù)如下:梁體混凝土等級(jí)C50，彈性模量3.45×104Mpa，密度 26.5kN/m3；雙肢薄壁墩混凝土等級(jí) C35，彈性模量 3.45×104Mpa，密度26.5kN/m3.二期恒載取80kN/m。

3 有限元模型

本文主要采用大型通用有限元軟件 Midas建立有限元模型。結(jié)構(gòu)單元采用梁?jiǎn)卧M分析計(jì)算，為了盡量滿足計(jì)算精度要求，因此充分考慮了運(yùn)營(yíng)階段和現(xiàn)場(chǎng)施工階段是的內(nèi)力分析，模型盡量按照實(shí)際結(jié)構(gòu)單元建立。不過由于 Midas軟件在一些結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力方而應(yīng)用了相關(guān)的假設(shè)，軟件在自身計(jì)算運(yùn)行過程中采用了相關(guān)簡(jiǎn)化原理來(lái)分析計(jì)算有關(guān)模型再者結(jié)構(gòu)單元本身存在部分缺陷，所以難以對(duì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際連接進(jìn)行精確模擬。

4 箱梁底板計(jì)算原理

根據(jù) JTG-2015《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定[1]:按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)應(yīng)力應(yīng)作為荷載計(jì)算其效應(yīng)。對(duì)于大跨度變截而箱梁的底板布置的預(yù)應(yīng)力束，只能按橋的立面線性布置，形成拱形。當(dāng)張拉底板預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，必然使截面產(chǎn)生與使用荷載作用方向相同的附加荷載即均布橫向力，稱為附加荷載效應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮。當(dāng)鋼束在平面或縱面上曲線布置時(shí)，具有橫向或縱向曲率的縱向預(yù)應(yīng)力筋束在張拉過程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)腹板或底板混凝土的徑向壓力下面分析連續(xù)剛構(gòu)橋按橋的立面線形布置的預(yù)應(yīng)力筋對(duì)底板產(chǎn)生的效應(yīng)[4]。

底板預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的徑向力和集中力的計(jì)算：取一小段預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行分析。若劃分為無(wú)限小的單元?jiǎng)t曲線可近似按圓弧線處理[5]，徑向力q(x)近似相等，在S-S軸上列力的平衡方程為：

2）、若剛構(gòu)橋的箱梁高度以及箱梁底板厚度按拋物線變化，底板預(yù)應(yīng)力鋼束沿底板形狀布置。

一般底板預(yù)應(yīng)力鋼束在等高截面處應(yīng)設(shè)置過渡的水平直線段從而避開拋物線曲率無(wú)窮大的區(qū)域。應(yīng)從離拋物線頂點(diǎn)的一段距離開始設(shè)置拋物線，并且設(shè)置一定厚度的橫隔板就可以抵消無(wú)窮大的徑向力。這種徑向力必然受到腹板或者底板混凝土的抵抗，當(dāng)沒有布置橫向預(yù)應(yīng)力束或者底板截面尺寸不足或沒有設(shè)置平衡箍筋時(shí)會(huì)導(dǎo)致底板產(chǎn)生縱向裂縫。正確的設(shè)計(jì)是按此徑向分布荷載設(shè)置平衡箍筋，將這部分力通過平衡箍筋傳遞于上層鋼筋，使全底板共同參與受力，有效防止底板劈裂。

5 徑向荷載的環(huán)框計(jì)算

選取模型6號(hào)節(jié)點(diǎn)計(jì)算，截面高H=3.5m,底板厚D=0.30m，腹板厚0.35m。截面曲線：變高梁拋物線方程為,經(jīng)過(L/2,h),得到。

6 結(jié)果數(shù)據(jù)

本截面的荷載組合:恒載+活載+徑向力荷載，截面內(nèi)力及應(yīng)力結(jié)果如下表。

表1 截面內(nèi)力及應(yīng)力

根據(jù)環(huán)框計(jì)算節(jié)點(diǎn) 6的內(nèi)力，按拉彎壓彎計(jì)算混凝土的應(yīng)力及裂縫，結(jié)果見表1所示。

7 結(jié)論

（1）通過T型剛構(gòu)橋梁體及環(huán)框模型計(jì)算分析可知底板預(yù)應(yīng)力鋼束對(duì)底板截面產(chǎn)生較大的徑向力荷載。

（2）徑向力荷載作用使橫截面的跨中和腹板底位置產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，因此應(yīng)在梁體截面變化處加強(qiáng)橫向鋼筋的布置并增加一定的箍筋，對(duì)提高梁的承載力有較大的作用。

[1]JTG-2015《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》;

[2]彭元誠(chéng)． 連續(xù)剛構(gòu)箱梁底板崩裂原因分析與對(duì)策[J]． 橋梁建設(shè)， 2008( 3) : 61-64．

[3]包立新，楊廣來(lái)，楊文軍． 對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋底板開裂問題的探討[J]． 公路， 2004( 8) : 43-45．

[4]張繼堯，王昌將． 懸臂澆注預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M]．北京: 人民交通出版社， 2004．

[5]嚴(yán)允中． 連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁底板崩裂原因及預(yù)防措施[J]．公路交通技術(shù)，2006( 6) : 37-38．