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        跨鐵路小箱梁橋荷載變化的對(duì)比設(shè)計(jì)

        2021-01-20 08:44:14鄭磊
        關(guān)鍵詞:參數(shù)表活載鋼束

        鄭磊

        (中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司東北分院,黑龍江 哈爾濱150006)

        1 工程概述

        隨著公路與鐵路運(yùn)營(yíng)的不斷發(fā)展,對(duì)行車(chē)的安全性也有了較高的重視。為保證鐵路運(yùn)行安全,在公路上跨鐵路橋梁設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)活載需提高1.3 倍。本工程位于密山市,路線(xiàn)全長(zhǎng)540m,采用上跨形式跨越既有密東線(xiàn),橋梁孔跨采用4×25m 先簡(jiǎn)支后連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)形式跨越鐵路線(xiàn)路,全線(xiàn)線(xiàn)型為直線(xiàn)。

        2 主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

        本工程公路等級(jí)為二級(jí)公路,設(shè)計(jì)速度采用60km/h,橋梁活載采用公路-Ⅰ級(jí),跨鐵路部分提高1.3 倍。橋梁橫斷面布置為0.5m 防撞墻+11.0m 行車(chē)道+0.5m 防撞墻=全寬12.0m(圖1)。

        3 小箱梁設(shè)計(jì)

        3.1 上部結(jié)構(gòu)(圖2)

        主橋采用4×25m 裝配式后張法預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),梁高1.4m。中梁頂寬2.4m,邊梁頂寬2.85m,現(xiàn)澆濕接縫寬為0.5m,橋孔橫向由4 片箱梁組成。本次僅對(duì)中梁進(jìn)行計(jì)算比對(duì)。

        3.2 項(xiàng)目信息

        采用橋梁博士V4.2 軟件建立上部結(jié)構(gòu)模型,全橋共分111個(gè)節(jié)點(diǎn),110 個(gè)單元。

        3.3 主要材料(表1-4)

        3.4 運(yùn)營(yíng)階段結(jié)果對(duì)比

        3.4.1 上下緣正應(yīng)力驗(yàn)算

        如圖3、4 所示1.3 倍活載、頻遇組合情況下,箱梁上緣最大應(yīng)力為12.69MPa,上緣最小應(yīng)力為4.94MPa;下緣最大應(yīng)力為12.04MPa,下緣最小應(yīng)力為5.57MPa。

        1.3 倍活載、準(zhǔn)永久組合情況下,箱梁上緣最大應(yīng)力為12.69MPa,上緣最小應(yīng)力為6.4MPa;下緣最大應(yīng)力為12.04MPa,下緣最小應(yīng)力為8.31MPa。

        如圖5、6 所示1.0 倍活載、頻遇組合情況下,箱梁上緣最大應(yīng)力為12.46MPa,上緣最小應(yīng)力為5.06MPa;下緣最大應(yīng)力為11.05MPa,下緣最小應(yīng)力為5.57MPa。

        1.0 倍活載、準(zhǔn)永久組合情況下,箱梁上緣最大應(yīng)力為12.46MPa,上緣最小應(yīng)力為6.52MPa;下緣最大應(yīng)力為11.05MPa,下緣最小應(yīng)力為8.39MPa。

        表1 主要材料索引表

        表2 混凝土材料參數(shù)表

        表3 普通鋼筋參數(shù)表

        表4 預(yù)應(yīng)力鋼筋參數(shù)表

        圖1 橋梁橫斷面圖(單位mm)

        圖2 中梁?jiǎn)瘟耗P停▎挝籱m)

        3.4.2 預(yù)應(yīng)力鋼束計(jì)算結(jié)果(圖7)

        根據(jù)《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》(JTG3362-2018)第7.1.5 條第2 款規(guī)定,使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力,應(yīng)符合下列規(guī)定:

        未開(kāi)裂構(gòu)件 σpe+σp≤0.65fpk

        允許開(kāi)裂構(gòu)件 σp0+σp≤0.65fpk

        3.4.3 撓度驗(yàn)算

        如圖8 所示 1.3 倍活載情況下,箱梁最大豎向位移為3.673mm;活載最小豎向位移為-8.403mm。

        圖3 上下緣應(yīng)力包絡(luò)圖(1.3 倍活載、頻遇組合)

        圖4 上下緣應(yīng)力包絡(luò)圖(1.3 倍活載、準(zhǔn)永久組合)

        圖5 上下緣應(yīng)力包絡(luò)圖(1.0 倍活載、頻遇組合)

        圖6 上下緣應(yīng)力包絡(luò)圖(1.0 倍活載、準(zhǔn)永久組合)

        圖7 預(yù)應(yīng)力鋼束計(jì)算結(jié)果對(duì)比表

        圖8 結(jié)構(gòu)剛度驗(yàn)算圖(1.3 倍活載)

        圖9 結(jié)構(gòu)剛度驗(yàn)算圖(1.0 倍活載)

        圖10 主應(yīng)力包絡(luò)圖(1.3 倍活載)

        如圖9 所示 1.0 倍活載情況下,箱梁最大豎向位移為2.823mm;活載最小豎向位移為-6.460mm。

        3.4.4 主應(yīng)力驗(yàn)算

        如圖10 所示1.3 倍活載情況下,箱梁主壓應(yīng)力為12.69MPa;主拉應(yīng)力為-1.26MPa。

        如圖11 所示1.0 倍活載情況下,箱梁主壓應(yīng)力為12.46MPa;主拉應(yīng)力為-1.15MPa。

        4 結(jié)論

        運(yùn)用橋梁博士V4.2 軟件對(duì)4×25m 小箱梁橋在運(yùn)營(yíng)階段的上下緣正應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼束、撓度以及主應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算分析,通過(guò)數(shù)據(jù)的比對(duì)了解小箱梁在不同活載下的受力情況,并確定跨線(xiàn)箱梁橋鋼筋、鋼束的調(diào)整。

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