30m简支波纹钢腹板梁桥设计

[摘 要]本文介绍了30m简支波纹钢腹板预应力混凝土箱梁桥的设计，重点介绍了箱梁桥的主梁内力计算、配筋设计以及行车道、横梁设计。

[关键词]主梁，波纹钢腹板，组合箱梁，预应力，设计

中图分类号：U441.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0050-02

1 工程技术标准

设计荷载：汽车荷载为公路-Ⅰ级，人群荷载为3kN/m ；设计安全等级：二级；

计算跨径：30m；桥面宽度：净宽14m（行车道）+2×0.5（人行道）；

环境标准：Ⅰ类环境；桥面：不设置纵坡；设横坡2.0%。

2 主梁结构尺寸设计

本设计取梁高1.6m，高跨比为1/18.75；顶板与底板厚度均为25cm；波形钢腹板板厚采用12mm；悬臂长1.5m；根据顶底板与波形钢腹板连接形式的不同，在顶底板与腹板连接处采用梗腋构造；沿桥长方向布置两道端横梁和三道中横隔板，高度与主梁同高，端横梁和中横隔板厚度分别取160cm、50cm，以提高自身抗扭能力。

3 主梁内力计算

主梁承受荷载包括一期恒载、二期恒载、车辆荷载、人群荷载。

3.1 结构自重作用效应计算

主梁一期与二期恒载作用在计算箱形截面，建立整体箱形等效为三片主梁的计算模式。因此，恒重等比例分配到三片主梁。1号主梁恒载合计110.12 kN/m、2号主梁恒载合计105.79 kN/m、3号主梁恒载合计110.12 kN/m。

3.2 车辆荷载内力计算

主梁各截面最大汽车荷载内力可以在各梁横向影响线上最不利位置布置荷载求得。跨中荷截横向分布系数按箱形等效平面板模型刚接法计算，支点处荷载横向分布系数用杠杆原理法计算。

边梁全跨横向分布系数：弯矩和剪力车辆荷载横向分布系数mcq=1.465，弯矩和剪力人群荷载横向分布系数mcr=0.705，支反力车辆荷载横向分布系数moq=1.238，支反力人群荷载横向分布系数mor=1.087。

中主梁全跨横向分布系数：弯矩和剪力车辆荷载横向分布系数mcq=1.376，弯矩和剪力人群荷载横向分布系数mcr=0.590，支反力车辆荷载横向分布系数moq=1.160，支反力人群荷载横向分布系数mor=0.590。

3.3 内力组合

各类内力进行组合，得到的内力包络图如下

4 主梁配筋

主梁按部分预应力A类构件进行配筋，配筋的思路是先按持久状况正常使用极限状态要求，确定预应力钢筋数量；然后按持久状况承载能力极限状态要求，确定需要补充的普通钢筋数量。通过优化设计确定钢束和普通钢筋配置，既确保桥梁在承载能力极限状态和正常使用状态下的安全，又达到节省材料的目的。主梁采用C50混凝土浇筑，预应力钢筋采用Φj 15.2钢绞线，9根一束，按后张法施工工艺制作主梁。梁钢筋数量见表3；中跨预应力钢束布置见图、普通钢筋布置见图4。

5 主梁应力验算

一期截面为混凝土全截面与普通钢筋换算截面，二期截面为混凝土全截面、预应力钢筋和普通钢筋的换算截面。预应力的合力为损失后预应力，计算各截面处短暂状况下预加力阶段上下缘应力、持久状况下上缘应力以及预应力钢筋处应力，应力验算如下表3和表4。同时也验算锚固区局部承压安全。

6 腹板验算

6.1腹板剪切应力验算

设计荷载作用下剪切应力小于容许剪应力，极限荷载作用下剪应力必须满足屈服剪应力，极限剪应力也要小于局部、整体以及组合屈曲临界应力。经计算腹板满足要求。

6.2 剪力连接键验算

波形钢与混凝土顶底板间的桥轴方向水平剪力由斜幅板间的抗剪齿键、混凝土抗剪销、销间钢板以及贯穿钢筋共同抵抗，可以通过增加抗剪销的数量来增强抗剪能力，本设计每米长度取6个混凝土抗剪销。

7 结论

本设计采用30m简支波纹钢预应力混凝土箱梁，通过经验拟定出结构尺寸，然后对恒载和活载内力计算，完成了对预应力钢筋和普通钢筋的估算和布置。同时也对行车道和横梁进行设计。在此期间，通过查阅了大量的资料，对主梁做了进一步的改善，最后得出的方案合理可行，符合规范要求，对今后设计和施工有一定的指导作用。

参考文献

[1] 中华人民共和国行业标准.JTG D60―2004 公路桥涵设计通用规范. 北京：人民交通出版社，2004.

[2] 中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62―2004）.北京：人民交通出版社，2004.

[3] 中华人民共和国交通部标准.公路桥涵施工技术规范（JTG 041―2000）.北京：人民交通出版社，2000.

[4] 公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范（DB41/T 643-2010）. 北京：人民交通出版社，2010.

[5] 陈宜言.波形钢腹板预应力混凝土桥设计与施工[M]. 人民交通出版社，2009.