淺談某互通式立交匝道橋彎箱梁計算要點與分析

熊國康

摘要：本文采用有限元分析軟件（橋梁博士）對4跨40米的預應力砼連續(xù)箱梁進行建模分析，介紹了梁格法在彎箱梁橋計算中的設計要點與應用過程，為斜彎橋梁的設計計算提供有益的參考。

關鍵詞：橋梁；彎箱梁；梁格法；預應力

一、工程概況

隨著我國經濟建設的發(fā)展，高速公路及城市交通建設日新月異，對于橋梁適應道路線形和橋梁美觀的要求，各種復雜異型橋梁結構大量采用，特別是斜交橋、曲線橋、寬橋、分叉匝道橋等。此類橋梁結構復雜，空間受力特征明顯，對結構分析的要求越來越高，傳統(tǒng)的單梁模型已不能較準確的反應結構本身的受力特性。

1.橋梁概況

某樞紐互通A匝道橋設計橋梁全長407.04m，橋寬11m，上部結構為三聯：第一聯（40+40+40）米現澆箱梁+第二聯（40+40+40+40）米現澆箱梁+第三聯（40+40+40）米預應力混凝土現澆箱梁，下部結構橋墩采用鋼筋混凝土矩形薄壁墩，基礎為承臺和樁基礎，10號橋墩與B匝道2號橋相接并與其共享；0號臺采用重力式U型橋臺和擴大基礎。

本橋第一聯平面位于直線段和A=109.545的右偏緩和曲線上，第二聯位于A=109.545的右偏緩和曲線段和 R=150 的圓曲線上，第三聯位于R=150的圓曲線和A=110的右偏緩和曲線上；縱斷面位于3.500%和0.70%的上坡段和R=4500的豎曲線上。

2.計算模型

本橋第二聯現澆箱梁平面位于A=109.545的右偏緩和曲線段和R=150的圓曲線上，橋寬11米，主梁采用C50砼，荷載等級：公路-I級?？傮w縱向計算運用梁格法，把箱梁橫向沿腹板劃分為3根主梁，內弧腹板對應的主梁為1號主梁，中腹板對應的主梁為2號主梁，外弧腹板對應的主梁為3號主梁，橫橋向采用虛擬橫梁對3根縱主梁進行連接。主梁采用支架現澆，預應力鋼束采用分段單端張拉施工，根據橋梁施工流程劃分結構計算階段。橋面鋪裝按二期恒載計入，不考慮鋪裝的共同受力作用，其它荷載均按照相關規(guī)范進行取值。

3.結構離散圖

一號梁單元號：83-164；二號梁單元號：165-246；三號梁單元號：247-328；支撐節(jié)點號：416-425。

二、施工階段應力驗算

1.預應力鋼筋施工應力驗算

按照新《公橋規(guī)》第6.1.3條規(guī)定，鋼絲、鋼絞線的張拉控制應力值σcon≤0.75fpk，故允許值為0.75fpk=0.75×1860=1395Mpa。

所有預應力束的張拉控制應力均滿足要求。

2.混凝土主梁施工應力驗算

按照新《公橋規(guī)》第7.2.8條規(guī)定，在預應力和構件自重等施工荷載作用下截面邊緣混凝土的法向應力，應符合下列規(guī)定：壓應力σcct≤0.70fck，拉應力σctt≤1.15ftk。

本橋施工時要求混凝土強度達到標準強度的85%，故壓應力允許值0.70fck=0.70×0.85×32.4=19.278Mpa，拉應力允許值1.15ftk=1.15×0.85×2.65=2.59Mpa。

經計算，混凝土主梁施工應力驗算滿足規(guī)范要求。

三、正常使用極限狀態(tài)抗裂驗算

1.混凝土主梁短期效應組合抗裂驗算

由表1、表2可見，縱梁在短期效應組合下的抗裂驗算滿足要求。

2.混凝土主梁持久狀況下應力驗算

2.1.混凝土應力驗算

按照新《公橋規(guī)》第7.1條規(guī)定，持久狀況預應力混凝土構件應力計算時其應力值取標準組合值。

由表3、表4可見，縱梁在持久狀況下的混凝土的應力滿足要求。

2.2.預應力鋼束應力驗算

持久狀況下預應力鋼束的應力取標準組合應力，由計算可知，本橋在持久狀況下的縱梁預應力鋼束的應力滿足要求。

四、承載能力極限狀態(tài)強度驗算

五、結論

通過模擬分析，本橋上部結構現澆箱梁滿足規(guī)范要求。隨著我國高速公路、城市立交的建設，彎梁橋得到了迅速發(fā)展，在彎梁橋的計算理論、施工工藝上積累了豐富的經驗，彎梁橋的設計施工日趨成熟。橋梁工程的設計質量對橋梁的使用性能和質量安全具有重要影響，本文結合工程實例，運用梁格法分析了彎梁橋的設計與計算，希望可以起到拋磚引玉之作用。

參考文獻：

[1] JTG/T B02-01—2008，公路橋涵抗震設計細則[S].

[2] JTG D62—2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].

[3] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

（作者單位：四川中科建工程檢測有限公司）