王曉平，梁 晨

（1.山東交通職業(yè)學(xué)院,山東 濰坊；2.山東恒建工程檢測有限公司,山東 濰坊）

引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的增長和綜合國力的增強(qiáng)，帶動了高等級公路及城市立體交通的全面發(fā)展，公路城市建設(shè)部門一改過去路線走向服從橋梁的思維模式，使得斜彎結(jié)構(gòu)的橋梁在構(gòu)造物中的比重越來越大。目前，斜交橋在高等級公路中所占比例已達(dá)到40%～50%，成為很重要的一種橋型。然而，目前交通部和部分省院頒布的空心板和裝配式預(yù)制小箱通用圖的斜交角度大部分在40°以下，對40°以上大斜交角的橋梁設(shè)計資料較少，特別是大寬跨比的空心板斜橋，幾乎沒有可供參考的資料。余錢華等[1]研究了小寬跨比小斜交角的空心板的跨中橫向分布系數(shù)的計算方法，王榮霞等[2]對大寬跨比大斜交角的簡支斜交T 梁橋跨中橫向分布系數(shù)進(jìn)行了研究，毛洪濤等[3]對大斜交角小箱梁的受力性能進(jìn)行了研究分析，但這些結(jié)論是否適用于大寬跨比大斜交角的空心板橋上需要進(jìn)一步驗證。

1 工程實例簡介

本文以濰坊某在役橋梁為基本算例，該橋跨徑組合為6×13 m 普通鋼筋混凝土簡支空心板，斜交角為50°，用C40 混凝土，受力主筋為直徑22 mm 的Ⅱ級鋼筋（中板主筋17 根，邊板主筋18 根）；箍筋為直徑8 mm 的Ⅰ級鋼筋；橋面全寬25.5 m。中板及邊板斷面尺寸如圖1 所示。

圖1 中板及邊板斷面示意（單位：cm）

2 受力計算分析

對工程案例進(jìn)行有限元模擬計算，并與荷載試驗結(jié)果進(jìn)行比較，以保證計算模型的準(zhǔn)確性。以此為基礎(chǔ)，對橋梁斜交角進(jìn)行變參分析，討論斜交角的變化對橋梁橫向分布系數(shù)及內(nèi)力的影響。荷載試驗測點布置及有限元模型分別如圖2 和圖3 所示。

圖3 工程實例模型

2.1 實橋驗證

對工程實例橋梁進(jìn)行荷載試驗，加載工況如圖2所示，將得到的位移數(shù)據(jù)與理論計算的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，見表1，發(fā)現(xiàn)二者的變化規(guī)律大致相同，平均效驗系數(shù)滿足要求[4]。說明理論模型建立正確，可以以此為基礎(chǔ)斜交橋的受力情況。

表1 試驗位移與理論位移比較

2.2 橫向分布系數(shù)分析

分別建立斜交角為0°到50°（間隔10°）的6 個寬橋模型，將各片梁的跨中撓度值代入公式（1），計算出各梁跨中橫向分布系數(shù)[5]，見表2。

表2 不同斜度橋梁各主梁位移及橫行分布系數(shù)

從表2 可以看出，隨著斜交角的增大，各片主梁的豎向位移逐漸減小，說明斜交橋的剛度較正交橋更大，且從圖4 可知，位移減小量隨斜交角的增大而逐漸增大，當(dāng)斜交角從40°到50°時，位移出現(xiàn)陡降段，說明當(dāng)空心板斜交橋斜交角大于40°后，受力較正交橋變化很大。但是，隨著斜交角的增大，主梁所受最大橫向分布系數(shù)增加，最小橫向分布系數(shù)減小，即各主梁的橫向分布系數(shù)差值增大，說明同條件的斜交橋的橫向連接性能比正交橋要弱，在橋梁養(yǎng)護(hù)過程中要更加留意鉸縫等橫向連接構(gòu)件的質(zhì)量。

圖4 最大位移隨斜交角變化

2.3 主梁內(nèi)力分析

從表3 可以看出，隨著斜交角度增大主梁受到的彎矩逐漸減小，這也是前文中主梁撓度隨斜交角增大而下降的主要原因。但是，隨著斜交角的增大，主梁扭矩卻在逐漸增加，說明斜交橋主梁之間扭矩的傳遞較正交橋不太順暢，也進(jìn)一步證明了斜交橋的橫梁連接剛度較正交橋要弱。同時，也說明斜交橋的對抗彎鋼筋的需求量下降，但對抗扭鋼筋的需求量上升。

表3 不同斜交角下空心板梁的內(nèi)力

對任何斜交角度的空心板橋，其中梁受彎矩均較邊梁要小，但正交橋兩者差值較小，隨著斜交角增大，兩者差值逐漸增大，說明斜交橋各主梁彎矩較正交橋分布更不均勻。但對某一固定斜交角的空心板梁，其外邊梁和內(nèi)邊梁所受彎矩大致相等，說明空心板橋受力的對稱性基本不受斜交角度改變的影響。然而，對固定斜交角度的空心板橋，其扭矩分布則為中梁大，邊梁小，且隨著斜交角度的增大，這個差值也逐漸增大。值得注意的是，各主梁所受彎矩和扭矩之和大致相當(dāng)。

3 結(jié)論

（1） 隨著斜交角增大，主梁最大橫向分布系數(shù)增大，最小橫向分布系數(shù)減小，隨著斜交角增大，空心板橋的橫向剛度下降，需要更加注意橫向梁結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量；

（2） 隨著斜交角增大，主梁受到的彎矩減小，扭矩增大，撓度下降，說明斜交橋較正交橋可適當(dāng)減少抗彎鋼筋，但對抗扭鋼筋的要求更高；

（3） 斜交角度越大，主梁彎矩減少越多，扭矩增大越多，撓度下降也越多，當(dāng)斜交角大于40°后，各方面的受力性能較正交橋變化很大，需要重新設(shè)計截面配筋，以適應(yīng)全新的受力狀態(tài)。