22+28+28+22连续箱梁上部结构分析

2011-11-15韩善剑葛浩宾

中国科技信息 2011年15期

关键词：跨径主梁挠度

韩善剑葛浩宾

海南省公路勘察设计院 570206

22+28+28+22连续箱梁上部结构分析

韩善剑葛浩宾

海南省公路勘察设计院 570206

白马井互通立交主线跨线桥为预应力混凝土连续梁桥，为单箱双室斜腹板等截面箱梁，最大跨径为28m。本文采用直梁法进行结构分析，重点分析上部结构计算。

连续箱梁；结构分析；静力计算

1 工程概况

白马井立交主线跨线桥位于西线高速公路K126+995.54处，上跨洋浦至白马井跨海通道南连接线，中心桩号为K126+995.54，设计桥梁总长111.00m，双幅主线桥+双幅集散车道。

2 技术标准

设计车速：100km/h

荷载：公路-Ⅰ级

桥梁宽度：单幅11.75m

地震动峰值加速度：0.10g。

3 设计要点

3.1 箱梁一般构造

本跨线桥桥面标准宽度为2×11.50m主线桥+2×11.75m集散车道桥，四幅桥，箱梁采用斜边腹板断面，悬臂长度均为2. 175～2.30m，均采用单箱双室断面。箱梁结构尺寸及结构形式见表3-1。

主梁一般构造图见图3-1

预应力混凝土现浇箱梁顶板厚度25cm，底板厚度22cm，腹板厚度45cm，端横隔梁厚1.50m，中横隔梁厚2.50。

3.2 下部结构一般构造

下部结构采用薄壁墩、双柱墩，桩基础；肋式桥台，桩基础。柱径1.60m，桩径1.20m。

3.3 主要材料及其参数

主梁采用C50 混凝土；

预应力钢材采用Фs15.2钢绞线。

3.4 设计荷载取值

3.4.1 恒载

（1）一期恒载

一期恒载包括主梁、横隔梁等材料重量。混凝土容重取26KN/m3，主梁按实际断面计取重量。主梁横隔梁以集中力计入。

（2）二期恒载

二期恒载为桥面防撞护栏、分隔带护栏、泄水管及桥面铺装。经计算二期恒载取56.3KN/m。

3.4.2 活载

（1）公路Ⅰ级

汽车荷载按单向二车道加载时的横向折减系数为：1.0。

采用平面结构程序进行总体计算时，汽车荷载偏载增大系数取1.15。

（3）活载的横向分布系数

横向分布系数＝2×1.0×1.15=2.3。

3.4.3 温度力

计算取体系升温 22.5℃，体系降温 -23.7℃。

主梁顶、底板温差：按新规范取值。

3.4.4 沉降

基础不均匀沉降按隔墩5毫米考虑。

4 主桥纵向计算

4.1 总体结构分析

总体静力计算采用平面杆系理论，主梁为平面梁单元。跨径22+28+28+22米预应力混凝土等截面连续箱梁，施工采用逐孔施工。根据荷载组合要求的内容进行内力、应力、主梁极限承载力计算，验算结构在施工阶段、运营阶段应力、主梁极限承载力及整体刚度是否符合规范要求。

见图4-1 结构离散图。

4.2 计算结果

4.2.1 施工阶段应力验算

按照JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第7.2.8条规定，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：压应力σcct≤0.70fck’，拉应力σctt≤0.70ftk’。本桥施工时混凝土强度已达到标准强度的85%，故压应力允许值0.70fck’＝0. 70×0.85×32.4＝19.28Mpa，拉应力允许值0.70ftk’＝0.70×0.85×2.65＝1.58Mpa。表4－1所列为施工阶段混凝土的最大、最小正应力。

由表4-1可见，施工阶段混凝土应力满足要求。

4.2.2 正常使用极限状态抗裂验算

4.2.2.1短期效应组合

图4-1中红、蓝、紫、黑分别代表上缘最大、最小正应力及下缘最大、最小正应力。

图4-2中红、蓝分别代表最大主压应力及最大主拉应力。

由表4-2可见，本桥在短期效应组合下的抗裂验算满足要求。

4.2.2.2长期效应组合

图4-3中红、蓝、紫、黑分别代表上缘最大、最小应力及下缘最大、最小应力。

由表4-3可见，本桥在长期效应组合下的抗裂验算满足要求。

4.2.3 正常使用极限状态应力验算

按照JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第7.1条规定，持久状况预应力混凝土构件应力计算时其应力值取标准组合值。

图4-4中红、蓝、紫、黑分别代表上缘最大、最小正应力及下缘最大、最小正应力。

图4-5标准组合下纵梁截面的最大、最小主应力

由表4-4可见，本桥在持久状况下混凝土的应力满足要求。

4.2.4 承载能力极限状态强度验算

4.2.4.1正截面抗弯强度验算

由图4-6、4-7可见，承载能力极限状态下全桥的正截面抗弯强度满足要求。

4.2.5 主梁刚度

按照JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第6.5.3条规定，受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响。本桥采用C50混凝土，其挠度长期增长系数ηθ＝1.425，消除结构自重产生的长期挠度后，主梁的最大挠度不应超过计算跨径的1/600。消除结构自重产生的挠度最大值为5.39mm（已考虑长期荷载效应），小于L/600=46. 7mm，结构刚度满足规范要求。