主梁間距對三跨連續T梁內力的影響

孫富鋼

主梁間距對三跨連續T梁內力的影響

孫富鋼

本文筆者結合工程實例，且以多年工作經驗為參考，通過對主梁受力情況加以分析，探究了主梁間距對橋梁內力的影響程度，有利于選取合理的主梁間距，保證橋梁結構的安全性。

一、 概述

簡支轉連續體系結構，因為可批量生產預制構件，節省了施工時間，加快了施工速度，從而降低了成本等優點，而被廣泛應用。對于橋梁結構而言，合理的主梁間距，可以提高梁的承載力，增加結構穩定性和安全性，本文對不同主梁間距進行受力分析。

二、主梁受力分析

1.主梁間距的選取

依據我國編制的公路橋涵通用圖和各地相似橋梁結構的主梁間距尺寸，對于預應力混凝土T梁，為減少預制和吊裝的工作量，提高截面效率指標，跨徑為40m的主梁間距一般控制在2.0～2.6m。某大橋的實際橋面寬為12.25m，在橋寬和主梁個數不變的情況下僅對主梁間距進行分析，選取的主梁間距分別為2.20m，2.35m，2.47m，2.60m。

2.建立有限元模型

利用橫向分布系數將荷載分配到單梁上，進而只對三跨連續單梁進行計算即可。應用有限元軟件Midas Civil建立跨徑40m橋寬12.25m的預應力三跨連續單梁模型，梁單元76個、節點77個。選取邊跨跨中處的應力與現場試驗數據對比驗證。

3. 受力分析

結構內力分析中需要考慮永久作用（結構的自重、預應力和混凝土的收縮徐變），汽車荷載（含汽車沖擊力），溫度變化。

（1） 承載能力極限狀態計算結果

圖1 同主梁間距時主梁的最大彎矩值

圖2 不同主梁間距時主梁的最小彎矩值

表1 長期荷載作用下抗裂最大應力值/MPa

表2 短期荷載作用下抗裂最大應力值/MPa

表3 混凝土斜截面最大主拉應力值/MPa

從圖1，圖2可知，隨主梁間距增大，各控制截面的彎矩、剪力值隨之減小； 其中正、負彎矩最大值都出現在主梁間距為2.2m時，正彎矩最大值16061.37kN·m，小于抗力值17667.61kN·m，負彎矩最大值為－7613.75kN·m，小于抗力值－14433.34kN·m。最大、最小剪力出現在主梁間距2.2m中支點處，最大剪力值為－1116.81kN，小于抗力值－2941.33kN，最小剪力值為－2195.24kN，小于抗力值－3118.54kN。由計算結果可知，四種主梁間距均滿足規范要求。

（2）正常使用極限狀態應力計算結果

依據有限元模型計算結果，控制截面上的抗裂最大應力值和容許應力值見表1～表3。由表1～表3可以得知，長期荷載作用下主梁間距為2.20m，2.60m抗裂最大應力值均大于容許值0MPa，故兩種主梁間距不滿足規范要求。主梁間距2.35m，2.47m應力值都滿足規范要求。在短期荷載的作用下主梁間距為2.35m，2.47m 抗裂最大應力值均小于容許值1.855MPa。主梁間距2.35m，2.47m的混凝土斜截面的最大主拉應力值均小于規范限值，故滿足規范要求。

（3）持久狀況構件應力計算結果

圖3 使用階段上、下緣最大正應力及其容許值

圖4 使用階段最大主壓應力及其容許值

依據有限元模擬的計算結果，控制截面的最大應力值和對應最大容許應力值見圖3、圖4。圖3、圖4可以得知，主梁間距2.35m，2.47m在使用階段的正截面、斜截面計算結果均小于規范限值，滿足要求。其中主梁間距2.35m，2.47m的上緣最大應力值相近，主梁間距為2.47m的下緣應力值比主梁間距2.35m大，接近5%。主梁間距2.35m各個控制截面處的最大主壓應力值均大于主梁間距為2.47m。

三、結語

根據以上對三跨簡支轉連續T梁橋不同主梁間距的受力分析，得到如下結論：1.梁間距的增加，各個控制截面的彎矩、剪力值隨之減小。2.間距為2.35m，2.47m的主梁的上緣最大應力值相近，主梁間距為2.47m的主梁下緣應力值比主梁間距為2.35m的應力值大，接近5%。主梁間距2.35m的最大主壓應力值在各個控制截面均大于主梁間距2.47m，并且兩種主梁間距均滿足規范要求。

（作者單位：河南省公路工程局集團有限公司）