京新高速上地斜拉橋橫向計算分析

2013-11-29 07:50:18邵長勝劉永鋒焦亞萌

鐵道勘察 2013年4期

邵長勝劉永鋒焦亞萌

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 工程概況

京新高速上地斜拉橋是京新高速公路(五環路－六環路)工程的一部分，為五跨連續獨塔單索面預應力混凝土曲線斜拉橋，跨度為(46+46+230+98+90)m，全長510 m，主梁寬35.5 m，雙向六車道，主塔高99 m。全橋位于圓曲線(半徑920 m)+緩和曲線(474.76 m)+直線及縱坡(2.0%)+豎曲線(半徑11 000)+縱坡(－1.478%)上。主跨跨越地鐵13號線、既有京包鐵路及規劃京張城際鐵路，與既有線路小角度斜交，交角約為19°，如圖1所示。

橫向計算分析主要針對1～5號支點截面，B、C段的吊索所在的吊點截面，以及普通截面展開。其中B段共有22對拉索，即22個吊點截面;C段共有22對拉索，即22個吊點截面，全橋共計44個吊點截面，本文主要介紹普通截面及吊索截面的橫向計算分。

2 結構設計

2.1 普通截面橫框計算

(1)模型建立

普通截面橫框計算主要針對A段主梁范圍，此段梁體橫向坡度從單坡4%漸變到單坡2%，模型選取單坡坡度最大的4%截面主梁進行模擬計算，在縱向取1延米作為計算單元，截面頂板、底板及腹板均采用梁單元進行建模，頂底板與腹板連接處采用剛性連接;考慮到主梁縱向傳遞荷載主要依靠腹板，單延米橫框模型的約束設置在底板腹板位置，在兩個中腹板及兩個次腹板與底板連接處進行約束，左側次腹板位置為固定支座，其余三個為橫向活動支座;約束信息見表1。

表1 約束信息

(2)預應力鋼束布置

橫向預應力布置主要布置在頂板上，每延米布置兩根鋼絞線，間距0.5 m?？紤]張拉空間，采用單端張拉，左右側間隔布置張拉端的方法進行布設，并根據縱向計算結果及縱向預應力布置，鋼束橫向布置不得與縱向預應力鋼束沖突。橫向預應力布置見圖2;圖2中圓圈代表縱向預應力束位置，圖中 APM1與APM2為橫向預應力束，每延米兩種鋼束各配置一根，縱向間隔布置)

圖2 普通截面橫向預應力布置示意

(3)結果分析

對結構進行PSC驗算，驗算結果見圖3。

圖3 各項PSC驗算

2.2 吊點截面橫向計算

B段與C段分別具有22對拉索，拉索縱向間距有5m、8m、10m三種，索橫向作用點間距為1.0 m。根據隔板影響長度選取每個吊點的縱向計算寬度，在計算寬度范圍內，模型中不考慮縱向中腹板與次腹板，將其自重以附加荷載的形式附加到實際作用位置，簡化模型;模型中的隔板厚度為此吊點影響范圍內的吊點隔板及非吊點隔板之和，據此建立midas模型。

B段212 m主梁采用單點連續頂推法施工，根據施工順序，B段主梁橫向預應力束張拉完成后，要完成頂推工序，頂推到位后，再張拉拉索。因此模型中建立兩組支撐:拉索支撐及頂推支撐。從縱向計算結果的索力來分析，N1拉索豎向分力最小，N22拉索豎向分力最大，N2～N21號拉索的豎向分力均處于N1和N22之間，本文以N1與N22拉索分別建立模型，來分析兩個極值索力狀態下的應力分布。

根據吊點的受力特點分析，將吊點截面近似簡化為簡支懸臂結構，根據懸臂結構的特點，將活載盡可能分布在截面橫向的外緣，增加受力力臂，活載根據杠桿分配，按車道荷載考慮，活載按照最不利布置形式，2、4、6、8車道均對稱布置在最外側。橫載平均分配到腹板位置。

鋼束:吊點截面的預應力鋼束布置主要分兩種，一是截面的頂板橫向預應力鋼束，頂板束采用5－7φ5預應力鋼束，單側張拉，左右側張拉束間隔布置?？紤]到翼緣板較薄，在吊索截面范圍內，將拉索的非張拉端從翼緣板根部開始布置，同時在隔板位置布設三束5－7φ5的橫向預應力束，錨固點布設在梁體邊腹板位置。

鋼束布置:從普通隔板截面的計算結果看，截面頂板布設間距0.5 m的橫向預應力束，左右間隔單端張拉，同時根據吊點的計算結果，吊點隔板布設兩束錨固于斜腹板的梁段張拉的鋼束及一束錨固于彼邊過人洞的鋼束，具體布置如圖4所示。

圖4 N22吊點鋼束布置

根據隔板有效寬度計算原則，N1與N22吊點計算結果如圖5、圖6所示。

圖5 使用階段正截面抗裂驗算

圖6 使用階段斜截面抗裂驗算

從計算結果看，N1與N22吊點各項PSC驗算指標均滿足要求，則可推論其余吊索也滿足要求。在實際施工過程中及目前的運營狀況來看，結構可靠。

2.3 支點截面橫向計算

(1)模型建立

全橋共有6個支點，每個支點均有兩個支撐約束與下部結構相連，模型為簡支懸臂結構模型。根據實際約束間距及位置建立約束支撐，支撐信息見表2;將支點截面簡化為橫向簡支梁模型進行建模，根據隔板有效寬度計算原則分別確定縱向有效寬度，其中5號墩支點同時承受支座反力和拉索拉力，建模時將拉索模擬附加荷載附加到拉索作用點。