连续钢构桥箱梁设计浅析

【摘 要】连续钢构桥在我省应用已较为普遍，本文对靖远县平堡黄河大桥箱梁结构进行了验算，并提出了优化意见。

【关键词】连续钢构；箱梁；结构

1 工程概况

靖远县平堡黄河大桥桥型方案为6-30m装配式预应力混凝土连续箱梁（50+90+50）m变截面预应力混凝土连续梁，主桥上部为50m+90m+50m三跨PC变截面连续箱梁桥，单箱单室截面，梁根部中心高5.5m，高跨比为1/16.4，跨中中心梁高为2.3m，高跨比为1/36，箱梁顶板宽12.0m。底板宽6.0m，翼缘板悬臂长3.0m，0号块以外箱梁底按二次曲线变化。连续墩墩顶设置厚2.5m及边跨端部设置1.2m横隔板外，箱梁其他部位均不设横隔板，箱梁采用纵向、横向及竖向三向预应力体系。横坡通过顶板形成2.0%双向横坡，梁高以室箱梁中心线处为准。

主墩采用实体薄壁墩，桥墩单壁厚2.0m，宽7.5m，采用4Φ180cm钻孔灌注桩基础，主桥箱梁采用挂篮悬臂施工。

2 结构验算

（1）结构离散

本桥采用“MIDAS/Civil 2012”程序计算。桥面系划分为68个单元，69个节点（图1）。

（2）承载能力验算

①正截面抗弯承载力

主梁抗弯强度即承载力验算满足要求。如图2抗弯强度～设计效应包络图所示（图2）。

②斜截面抗剪承载力

主梁斜截面抗剪承载力验算满足要求。如图3抗剪强度～设计效应包络图所示。

（3）正常使用极限状态计算（拉应力为正，压应力为负）

①使用阶段正截面抗裂验算

使用阶段正截面抗裂验算按照规范JTG D62-2004第6.3.1-1、第6.3.2条规定计算。以短期效应控制，对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，按A类预应力构件验算，应满足：

计算结果表明，正截面抗裂性满足要求（图4、图5）。

②使用阶段斜截面抗裂验算

（4）持久状况应力验算

①使用阶段正截面压应力验算

使用阶段正截面压应力验算按照规范JTG D62-2004第7.1.5条规定计算。计算时荷载取其标准值，不计分项系数，汽车荷载考虑冲击系数。需满足σcc

②使用阶段斜截面主压应力验算

③受拉区钢筋拉应力验算注：

钢束施工期间容许应力σ< [σ拉]=1860×0.75=1395Mpa，运营期间容许应力σ< [σ拉]=1860×0.65=1209Mpa。

全部钢束应力满足要求。

（5） 短暂状态应力验算（施工阶段正截面法向应力验算）

预应力混凝土结构按短暂状态设计时，在预加力、构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合以下规定（D62-2004 7.2.8）：

3 结论

早前修建的大跨度变截面箱梁，后来发现跨中下挠是较常见的问题，有的还发生了箱梁底板撕裂等问题，因素可能有多种，但底板预应力索的布置方式可能是主要原因之一，由于底板索的立面线型为凸型，而跨中正弯矩要求的理想索线型为凹型（底板上也无法布置出凹型），两者之差产生了附加弯矩（附加荷载），底板索越长越不利。故建议如下：

（1）在满足计算要求的前提下，适当限制底板索的长度。

（2）在满足计算要求的前提下，适当限制底板索的预应力水平，适当减少底板索数量。

（3）底板索整体上不宜集中在箱梁中心线附近，应适当靠近腹板布置。

（4）设计中较长的底板索均靠近箱梁中心线，建议较长的索适当靠腹板布置，为腹板底部的加腋增加了布置的灵活性，同时在构造上也易于加强（比如必要时增加防崩兜筋等）。