22+28+28+22連續箱梁上部結構分析

韓善劍 葛浩賓

海南省公路勘察設計院 570206

22+28+28+22連續箱梁上部結構分析

韓善劍 葛浩賓

海南省公路勘察設計院 570206

白馬井互通立交主線跨線橋為預應力混凝土連續梁橋，為單箱雙室斜腹板等截面箱梁，最大跨徑為28m。本文采用直梁法進行結構分析，重點分析上部結構計算。

連續箱梁；結構分析；靜力計算

1 工程概況

白馬井立交主線跨線橋位于西線高速公路K126+995.54處，上跨洋浦至白馬井跨海通道南連接線，中心樁號為K126+995.54，設計橋梁總長111.00m，雙幅主線橋+雙幅集散車道。

2 技術標準

設計車速：100km/h

荷載：公路-Ⅰ級

橋梁寬度：單幅11.75m

地震動峰值加速度：0.10g。

3 設計要點

3.1 箱梁一般構造

本跨線橋橋面標準寬度為2×11.50m主線橋+2×11.75m集散車道橋，四幅橋，箱梁采用斜邊腹板斷面，懸臂長度均為2. 175～2.30m，均采用單箱雙室斷面。箱梁結構尺寸及結構形式見表3-1。

主梁一般構造圖見圖3-1

預應力混凝土現澆箱梁頂板厚度25cm，底板厚度22cm，腹板厚度45cm，端橫隔梁厚1.50m，中橫隔梁厚2.50。

3.2 下部結構一般構造

下部結構采用薄壁墩、雙柱墩，樁基礎；肋式橋臺，樁基礎。柱徑1.60m，樁徑1.20m。

3.3 主要材料及其參數

主梁采用C50 混凝土；

預應力鋼材采用Фs15.2鋼絞線。

3.4 設計荷載取值

3.4.1 恒載

（1）一期恒載

一期恒載包括主梁、橫隔梁等材料重量。混凝土容重取26KN/m3，主梁按實際斷面計取重量。主梁橫隔梁以集中力計入。

（2）二期恒載

二期恒載為橋面防撞護欄、分隔帶護欄、泄水管及橋面鋪裝。經計算二期恒載取56.3KN/m。

3.4.2 活載

（1）公路Ⅰ級

汽車荷載按單向二車道加載時的橫向折減系數為：1.0。

采用平面結構程序進行總體計算時，汽車荷載偏載增大系數取1.15。

（3）活載的橫向分布系數

橫向分布系數＝2×1.0×1.15=2.3。

3.4.3 溫度力

計算取體系升溫 22.5℃，體系降溫 -23.7℃。

主梁頂、底板溫差：按新規范取值。

3.4.4 沉降

基礎不均勻沉降按隔墩5毫米考慮。

4 主橋縱向計算

4.1 總體結構分析

總體靜力計算采用平面桿系理論，主梁為平面梁單元。跨徑22+28+28+22米預應力混凝土等截面連續箱梁，施工采用逐孔施工。根據荷載組合要求的內容進行內力、應力、主梁極限承載力計算，驗算結構在施工階段、運營階段應力、主梁極限承載力及整體剛度是否符合規范要求。

見圖4-1 結構離散圖。

4.2 計算結果

4.2.1 施工階段應力驗算

按照JTG D62-2004《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》第7.2.8條規定，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定：壓應力σcct≤0.70fck’，拉應力σctt≤0.70ftk’。本橋施工時混凝土強度已達到標準強度的85%，故壓應力允許值0.70fck’＝0. 70×0.85×32.4＝19.28Mpa，拉應力允許值0.70ftk’＝0.70×0.85×2.65＝1.58Mpa。表4－1所列為施工階段混凝土的最大、最小正應力。

由表4-1可見，施工階段混凝土應力滿足要求。

4.2.2 正常使用極限狀態抗裂驗算

4.2.2.1短期效應組合

圖4-1中紅、藍、紫、黑分別代表上緣最大、最小正應力及下緣最大、最小正應力。

圖4-2中紅、藍分別代表最大主壓應力及最大主拉應力。

由表4-2可見，本橋在短期效應組合下的抗裂驗算滿足要求。

4.2.2.2長期效應組合

圖4-3中紅、藍、紫、黑分別代表上緣最大、最小應力及下緣最大、最小應力。

由表4-3可見，本橋在長期效應組合下的抗裂驗算滿足要求。

4.2.3 正常使用極限狀態應力驗算

按照JTG D62-2004《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》第7.1條規定，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。

圖4-4中紅、藍、紫、黑分別代表上緣最大、最小正應力及下緣最大、最小正應力。

圖4-5標準組合下縱梁截面的最大、最小主應力

由表4-4可見，本橋在持久狀況下混凝土的應力滿足要求。

4.2.4 承載能力極限狀態強度驗算

4.2.4.1正截面抗彎強度驗算

由圖4-6、4-7可見，承載能力極限狀態下全橋的正截面抗彎強度滿足要求。

4.2.5 主梁剛度

按照JTG D62-2004《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》第6.5.3條規定，受彎構件在使用階段的撓度應考慮荷載長期效應的影響。本橋采用C50混凝土，其撓度長期增長系數ηθ＝1.425，消除結構自重產生的長期撓度后，主梁的最大撓度不應超過計算跨徑的1/600。消除結構自重產生的撓度最大值為5.39mm（已考慮長期荷載效應），小于L/600=46. 7mm，結構剛度滿足規范要求。

5 結語

全橋上部結構跨徑組合滿足上跨被交道需求，結構計算安全，而且現澆連續體系造價較低，施工方便，符合安全、經濟、適用、美觀、耐久的設計原則。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.035