（2×72）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)曲線箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及檢算

鄭海洋

摘要：本文以某鐵路（2×72）連續(xù)曲線箱梁橋?yàn)楣こ瘫尘?，著重介紹了該橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)并運(yùn)用有限元軟件橋梁博士建立有限元模型對(duì)該結(jié)構(gòu)運(yùn)營階段承載能力極限狀況下承載力和效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下混凝土最大應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)果表明：運(yùn)營階段主力作用下上緣最大應(yīng)力為8.74MPa，位于24號(hào)截面，上緣最小應(yīng)力為3.29MPa，位于24號(hào)截面，下緣最大應(yīng)力15.22，位于24號(hào)截面，下緣最小應(yīng)力2.01，位于40號(hào)截面;

主+附作用下，上緣最大應(yīng)力為12MPa，位于22號(hào)截面;上緣最小應(yīng)力為1.4MPa，位于11號(hào)截面，下緣最大應(yīng)力15.51 MPa，位于24號(hào)截面，下緣最小應(yīng)力1.67 MPa，位于8號(hào)截面;斜截面在主力、主+附組合作用下，最大主拉應(yīng)力為-2MPa，最大主壓應(yīng)力為20.06MPa;運(yùn)營荷載作用下最大剪應(yīng)力3.27MPa，滿足規(guī)范要求， 通過計(jì)算可得該箱梁在各個(gè)荷載組合作用下受力均滿足規(guī)范要求，設(shè)計(jì)合理，該橋的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算可為同類型鐵路橋梁的設(shè)計(jì)和計(jì)算提供參考。

關(guān)鍵詞：連續(xù)曲線箱梁? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 橋梁博士? 檢算

中國法分類號(hào)? ? U446.1;? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼? ?A

1、工程概況

隨著國內(nèi)交通運(yùn)輸業(yè)和城市化的快速發(fā)展，對(duì)公路線形的選用變得尤為重要。為了設(shè)計(jì)出線路流暢、行車舒適、設(shè)計(jì)高標(biāo)準(zhǔn)的公路，并且在策劃中還要求所選橋位必須適應(yīng)道路線形的變化，特別在高速公路的交匯和城市立交橋的交叉口處。因此，需要采用曲線梁橋來代替以往的直梁橋。曲線梁橋是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸業(yè)四通八達(dá)的必然趨勢，是現(xiàn)代交通工程的重要橋梁類型[1] [2] [3]。在現(xiàn)代橋梁工程中，特別是城市橋梁的建設(shè)中，不可避免的要選擇曲線梁橋取代以往的直梁橋。但是，對(duì)曲線梁橋而言，特別是立交匝道橋，交通是單向的，且橋?qū)捄苄?，因此不僅要考 慮跨過地面交通，還要追求視覺上的美觀，

常常需要設(shè)計(jì)較大的跨度。當(dāng)曲線梁橋的跨度過大時(shí)，常常就伴隨著結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的隱患。隨著高速公路及城市高架橋需求的不斷增長，曲線梁橋在潛移默化的被引進(jìn)使用，并慢慢的得到了推廣。由于交通壓力的不斷增長，橋跨結(jié)構(gòu)的跨度也在不斷的拉長，這就使得曲線梁橋的彎扭耦合效應(yīng)越來越顯著，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求就越來越高。因此對(duì)曲線梁橋的結(jié)構(gòu)受力分析和研究就變得尤為的關(guān)鍵和重要。 本文以某鐵路（2×72）連續(xù)曲線箱梁橋?yàn)槔秊楸尘罢归_研究，對(duì)其結(jié)構(gòu)受力情況展開研究。橋梁立面圖和平面圖見圖1

2.主橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1主橋箱梁結(jié)構(gòu)

本文以某鐵路（2×72）連續(xù)曲線箱梁橋?yàn)槔?，該箱梁梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，梁體全長145.5m，兩端9.75m梁段為等高梁段，梁高4.2m;中墩處梁高為8.0m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線變化。 箱梁頂板寬7.1m，底板寬5m。兩端端部頂板厚70cm，其余處頂板厚61cm;底板厚度由端部42cm漸變至中墩處的90cm;腹板厚度由40cm漸變至75cm。梁體在支座處設(shè)橫隔板，兩跨共設(shè)3道橫隔板，橫隔板中部設(shè)有孔洞，以利檢查人員通過。

2.2預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)

1、縱向：梁體頂板縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用15-15.2鋼絞線，采用15-15錨具錨固，腹板、和底板縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用12-15.2鋼絞線，采用15-12錨具錨固。鋼絞線公稱直徑15.2mm，極限抗拉強(qiáng)度fpk=1860MPa，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合“GB5224”標(biāo)準(zhǔn)的要求。鋼束采用內(nèi)徑90mm的金屬波紋管成孔，采用真空輔助壓漿工藝。鋼束均采用M15-12 OVM及M15-15OVM圓塔形錨具錨固，張拉千斤頂采用YCW3000C和YCW3500C型。

2、橫向： 無

3、豎向： 無

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)

（1）二期恒載：包括人行道欄桿，通信光纜，信號(hào)電纜，電力電纜，蓋板，通信信號(hào)槽內(nèi)填砂，高壓電力槽內(nèi)填料，防撞墻，豎墻，保護(hù)層，泄水坡，齒塊、接觸網(wǎng)荷載及基礎(chǔ)重量。直線梁按照94kN/m計(jì)算，具體計(jì)算過程見二期恒載計(jì)算單（附件一）。

（2）動(dòng)力系數(shù)：

（3）支座沉降，按各支座沉降值：5mm。

（4）溫度

溫度1：系統(tǒng)升溫25度;

溫度2：系統(tǒng)降溫25度;

非線性升溫1：10度;

非線性降溫2：-5度。

（5）荷載組合

（Ι）恒載組合? ?恒載

（Ⅱ）主力組合? ?恒載+活載+沉降

（Ⅲ）主+附組合? 恒載+沉降+活載+系統(tǒng)降溫25度+非線性降溫-5度。

4 有限元模型的建立及荷載組合

運(yùn)用有限元軟件橋梁博士建立有限元模型如圖2所示，對(duì)箱梁進(jìn)行運(yùn)營階段的縱向內(nèi)力和效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下混凝土最大正應(yīng)力分析，其荷載組合如表1所示[4][5][6]。

5運(yùn)營階段梁體應(yīng)力檢算

《鐵規(guī)》TB 10002.3-2005第6.3.10條規(guī)范：運(yùn)營荷載作用下正截面混凝土壓應(yīng)力（扣除全部應(yīng)力損失后）應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）主力組合作用時(shí)：

主力作用下上緣最大應(yīng)力為8.74MPa，位于24號(hào)截面;上緣最小應(yīng)力為3.29MPa，位于24號(hào)截面;下緣最大應(yīng)力15.22，位于24號(hào)截面;下緣最小應(yīng)力2.01，位于40號(hào)截面，主力組合下應(yīng)力見表3，主力組合下正應(yīng)力圖如圖3所示。

（2）主力加附加力組合作用時(shí)：

主+附作用下，上緣最大應(yīng)力為12MPa，位于22號(hào)截面;上緣最小應(yīng)力為1.4MPa，位于11號(hào)截面;下緣最大應(yīng)力15.51，位于24號(hào)截面;下緣最小應(yīng)力1.67，位于8號(hào)截面，主+附組合下應(yīng)力見表4，主+附組合下正應(yīng)力圖如圖4所示。

（3）斜截面主拉應(yīng)力、主壓應(yīng)力

斜截面：主力、主+附組合下，最大主拉應(yīng)力為-2MPa;最大主壓應(yīng)力為20.06MPa，主+主力組合下主應(yīng)力圖見圖5，主+附組合下正應(yīng)力圖如圖6所示。

（4）混凝土的剪應(yīng)力

《鐵規(guī)》TB 10002.3-2005第6.3.15條規(guī)范：運(yùn)營荷載作用下，混凝土的最大剪應(yīng)力應(yīng)符合下式要求：

經(jīng)有限元模型計(jì)算得到最大剪應(yīng)力3.27MPa，滿足規(guī)范要求，主力組合下剪應(yīng)力圖見圖7，主+附組合下剪應(yīng)力圖如圖8所示。

6 結(jié)論

通過建立有限元軟件橋梁博士對(duì)（2×72）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)曲線箱梁運(yùn)營階段梁體應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算得到以下結(jié)論：

1.主力作用下上緣最大應(yīng)力為8.74MPa，位于24號(hào)截面;上緣最小應(yīng)力為3.29MPa，位于24號(hào)截面;下緣最大應(yīng)力15.22，位于24號(hào)截面;下緣最小應(yīng)力2.01，位于40號(hào)截面;

2.主+附作用下，上緣最大應(yīng)力為12MPa，位于22號(hào)截面;上緣最小應(yīng)力為1.4MPa，位于11號(hào)截面;下緣最大應(yīng)力15.51，位于24號(hào)截面;下緣最小應(yīng)力1.67，位于8號(hào)截面;

3.斜截面：主力、主+附組合下，最大主拉應(yīng)力為-2MPa;最大主壓應(yīng)力為20.06MPa;

4.運(yùn)營荷載作用下最大剪應(yīng)力3.27MPa，滿足規(guī)范要求;

5通過計(jì)算可得該箱梁在各個(gè)荷載組合作用下受力均滿足規(guī)范要求，設(shè)計(jì)合理。

7.參考文獻(xiàn)

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[3]邵容光. 混凝土彎梁橋[ M].? 北京：人民交通出版社，1996.

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