25米標準跨徑帶翼小箱梁結構調(diào)整后相應受力情況的研究

盧永飛

(西北民族大學土木工程學院,甘肅蘭州 730030)

25米標準跨徑帶翼小箱梁結構調(diào)整后相應受力情況的研究

盧永飛

(西北民族大學土木工程學院,甘肅蘭州 730030)

對現(xiàn)有高速公路項目采用的25m標準跨徑裝配式帶翼小箱梁,在原截面形式不變的情況下,改變跨徑長度后調(diào)整預應力鋼束和截面普通鋼筋,然后從結構受力方面進行研究,看其承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計能否夠滿足規(guī)范規(guī)定和設計要求,為該結構在高速公路工程項目中的應用提供一定的技術支持。

帶翼小箱梁 應力 承載力

1 概述

某分離式立交橋原橋型布置為11x25m簡支轉連續(xù)組合箱梁，分為兩聯(lián)：5x25m+6x25m。肋板臺、柱式墩，樁基礎。根據(jù)施工現(xiàn)場情況，需將橋跨的第二聯(lián)6x25m變更為5x25+28.9m。對邊跨為28.9m的箱梁在采用25m箱梁截面的情況下，通過改變鋼束及截面普通鋼筋，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范對5x25+28.9m橋跨組合使用階段的應力、承載能力進行安全性探究。

2 25米跨徑小型箱梁結構型式

橋梁結構上部采用裝配式部分預應力混凝土連續(xù)組合箱梁，梁高140cm，箱梁邊梁頂板寬321cm，中梁頂板寬312cm，底板寬100cm，跨中斷面頂、腹板、底板厚均為18cm，支點處頂板厚18cm，腹板和底板厚25cm。橋面設置單向2%橫坡，橋面鋪裝為8cm水泥混凝土調(diào)平層加10cm瀝青混凝土鋪裝層。橋梁標準橫斷面見圖1。

3 25米跨徑小型箱梁結構計算

3.1 持久狀況極限狀態(tài)抗彎承載能力計算

根據(jù)計算，邊梁的橫向分布系數(shù)[1]0.809大于中梁0.658，故本計算用邊梁控制。根據(jù)文獻[2]的規(guī)定，橋梁構件的承載能力極限狀態(tài)計算應滿足：

沖擊系數(shù)u=0.304[3][4]；

圖2為承載能力計算結果，從圖中可以看出：1)最大正彎矩發(fā)生在第六跨跨中附近165號截面處，值為8362.404kN，其對應的抗力為9142.667kN滿足主梁極限承載力滿足規(guī)范要求。2)最大負彎矩發(fā)生在10號墩墩頂梁截面145號截面處，值為5874.220kN，其對應的抗力為8009.876kN滿足主梁極限承載力滿足規(guī)范要求。

3.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算

3.2.1 正截面抗裂驗算——正截面混凝土拉應力驗算

根據(jù)文獻[2]規(guī)定，A類預應力混凝土受彎構件：荷載短期效應組合作用下的抗裂驗算，正截面抗裂驗算在荷載短期效應組合作用下應滿足

圖3、圖4分別為構件在短期效應組合下正截面抗裂驗算結果。可見結構的在荷載短期效應組合作用下，上緣法向拉應力為1.7413MPa，下緣法向拉應力為1.2095MPa，均小于容許拉應力1.855Mpa(C50混凝土)，計算結果表明，在短期效應組合作用下，正截面抗裂性滿足要求。

荷載長期效應組合下的抗裂驗算，在長期效應組合作用下，應滿足

圖5、圖6分別為構件在長期效應組合下正截面抗裂驗算結果。計算結果表明，在長期效應組合作用下，滿足正截面抗裂性均滿足要求。

3.2.2 斜截面抗裂驗算——斜截面混凝土主拉應力驗算

構件在短期效應組合下的斜截面抗裂驗算結果為：

從表1可以看出：混凝土主拉應力發(fā)生在10號墩墩頂梁截面上緣，最大壓應力值1.314MPa＜1.855MPa。使用階段斜截面抗裂驗算滿足《公路鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》6.3.1(第2條)和

圖1 半幅橋標準橫斷面(單位:cm)

圖2 彎矩圖

圖3 短期組合上緣應力包絡

圖4 短期組合下緣應力包絡

圖5 長期組合上緣應力包絡

表1 短期效應組合下的斜截面抗裂驗算結果

表2 受拉區(qū)鋼筋的拉應力驗算結果

規(guī)范6.3.3)。

圖6 長期組合下緣應力包絡

圖7 正截面混凝土壓應力1

圖8 正截面混凝土壓應力2

圖9 正截面混凝土壓應力3

3.3 正截面混凝土壓應力驗算

3.3.1 施工階段法向壓應力驗算

從圖7中可見，最大應力發(fā)生在第二階段10號墩墩頂梁截面下緣，單元下緣最大壓應力13.807MPa≤0.5fck=16.2MPa，正截面混凝土壓應力滿足規(guī)范要求。

3.3.2 使用階段正截面壓應力驗算

標準組合下正截面混凝土壓應力

1)單元上緣

從圖8可以看出，最大壓應力發(fā)生在10墩墩頂梁截面上緣，值為13.244MPa。

2)單元下緣

從圖9可以看出，最大壓應力發(fā)生在在10墩墩頂梁截面下緣，值為16.117MPa。

所以，使用階段正截面壓應力驗算滿足《公路鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》6.1.5，6.1.6，7.1.3～7.1.5條，0.5倍的軸心抗壓強度標準值16.2 MPa。

3.3.3 標準組合下主壓應力

經(jīng)計算得，斜截面最大主壓應力(如下圖所示)， 發(fā)生在在10墩墩頂梁截面下緣，值為16.3186MPa。 σcp=16.3186MPa＜0.6 fck=0.6×32.4=19.44MPa

計算結果表示斜截面主壓應力滿足規(guī)范要求。

3.4 受拉區(qū)鋼筋的拉應力驗算

從表2中可以看出，鋼束43束在扣除全部預應力損失后[5]最大值為1199.146MPa＜1209MPa(鋼筋拉應力容許值)，滿足《公路鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》要求。

4 結語

對某分離立交橋第11跨上部構造結構受力情況進行了計算探究，計算結果表明，在25m箱梁截面尺寸不變的情況下，將邊跨由25m變更為28.9m，通過調(diào)整箱梁鋼束、普通鋼筋的配置方案，是可行的，其承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計能夠滿足規(guī)范規(guī)定和設計要求。

[1]馮仲仁.分體式箱梁橋荷載橫向分布系數(shù)的設計計算方法[J].交通科技,2006.1.

[2](JTG D62—2004).公路橋鋼筋混凝土及預應力混凝土涵設計規(guī)范[S]．

[3](JTG D60—2004).公路橋涵設計通用規(guī)范[S]．

[4](JTG B01-2003).公路工程技術標準[S]．

[5]周冬,于向東.斜交橋橫隔梁受力分析[J].華東公路,2010.5.