林衛(wèi)建

（蘭州乾元交通規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730030）

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，公路和鐵路橋梁建設(shè)也得到了快速發(fā)展。在運輸荷載不斷加重的情況下，很多鋼橋出現(xiàn)疲勞裂紋，甚至發(fā)生了疲勞破壞。鋼橋在反復交變載荷作用下，微觀裂紋逐漸發(fā)展直至結(jié)構(gòu)破壞。鋼橋的疲勞破壞屬于脆性破壞，危險性較大。

1 工程概述

某橋梁位于蘭州市紅古區(qū)城區(qū)出入口處，跨越蘭青鐵路，主跨為71m 簡支鋼桁架。該橋上部結(jié)構(gòu)采用20+71.16+20/2×20+71.16+2×20m 簡支鋼桁架+預應(yīng)力混凝土簡支小箱梁，主跨采用頂推法進行施工。

主橋上部結(jié)構(gòu)為簡支鋼桁梁，上、下弦桿和端部橫梁灌注C50 自密實補償收縮混凝土。各構(gòu)件截面尺寸如下：

（1）上弦桿：橋跨中部36m 采用1 000mm×24mm鋼管，端部15.5m 采用1 000mm×18mm 鋼管。

（2）下弦桿：橋跨中部28m 采用900mm×900mm×30mm 矩形鋼管，端部21.5m 采用900mm×900mm×26mm 矩形鋼管。

（3）腹桿：端部3 根腹桿采用700mm×26mm鋼管，其余采用630mm×26mm 鋼管。

（4） 端 橫 梁 采 用1 000mm×560mm×22mm矩形鋼管；中橫梁采用工字鋼，上翼緣尺寸為450mm×20mm，腹板為495mm×20mm，下翼緣為700mm×45mm。主梁一般構(gòu)造如圖1、圖2 所示。

2 模型建立

采用Midas Civil 2019 建立橋梁上部結(jié)構(gòu)模型，其中上下弦桿、腹桿和橫梁采用梁單元模擬，橋面板采用板單元模擬。全橋模型共有結(jié)點1 802 個、梁單元1 398 個、板單元1 128 個。

圖1 梁體跨中處橫斷面圖（單位：mm）

圖2 梁體縱斷面圖（1/2 跨）（單位：mm）

3 抗疲勞驗算

采用《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTG D64-2015）中的疲勞荷載計算模型I 進行疲勞加載，作用分項系數(shù)取1.0，并考慮相應(yīng)的車道折減系數(shù)和沖擊系數(shù)。疲勞荷載計算模型I 采用等效的車道荷載，集中荷載為0.7Pk，均布荷載為0.3Qk，并按鐵路規(guī)范提高1.3 倍。驗算橫梁與下弦桿連接處、腹桿與上下弦桿連接處的疲勞應(yīng)力；疲勞荷載作用下，橫梁正應(yīng)力包絡(luò)圖見圖3，剪應(yīng)力包絡(luò)圖見圖4，腹桿正應(yīng)力包絡(luò)圖見圖5。

圖3 橫梁正應(yīng)力包絡(luò)圖

圖4 橫梁剪應(yīng)力包絡(luò)圖

圖5 腹桿正應(yīng)力包絡(luò)圖

表1 橫梁、腹桿抗疲勞驗算結(jié)果（正應(yīng)力）（單位：MPa）

表2 橫梁抗疲勞驗算結(jié)果（剪應(yīng)力）（單位：MPa）

圖6 梁體豎向撓度

抗疲勞驗算時，依據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTG D64-2015）中相關(guān)規(guī)定，取橫梁與下弦桿連接處細節(jié)類別為90、橫梁基材細節(jié)類別為100、腹桿與上下弦桿連接處細節(jié)類別為80。驗算時采用的公式如下：

4 豎向剛度驗算

依據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTG D64-2015）中的相關(guān)規(guī)定，計算豎向撓度時，采用不計沖擊力的汽車車道荷載頻遇值對結(jié)構(gòu)進行加載，頻遇值系數(shù)為1.0，梁體豎向撓度計算結(jié)果見圖6。

5 結(jié)語

本文以上弦桿不設(shè)橫向聯(lián)系的鋼管混凝土桁架橋為例，對此結(jié)構(gòu)進行抗疲勞驗算和豎向剛度驗算，得出結(jié)論如下：

（1）桁架橋不設(shè)置上弦桿間聯(lián)系，橋梁結(jié)構(gòu)通過合理設(shè)計，其抗疲勞性和豎向剛度也可滿足規(guī)范要求。

（2）敞開式鋼管混凝土桁架橋不設(shè)置上弦桿間聯(lián)系，不僅提高行車安全性，而且更加美觀。