橋梁通用圖在工程應(yīng)用中的分析研究

白興蓉

(中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司貴州分公司，貴州 貴陽　550003)

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橋梁通用圖在工程應(yīng)用中的分析研究

白興蓉

(中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司貴州分公司，貴州 貴陽550003)

摘要：以具體項(xiàng)目為依托，分析公路橋梁通用圖與實(shí)際工程在荷載等級(jí)、主梁構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、橋梁橫向?qū)挾燃安贾玫葢?yīng)用條件上的差別，并通過計(jì)算分析指出，工程實(shí)踐應(yīng)在通過比較正確選取通用圖冊(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合結(jié)構(gòu)計(jì)算適宜地調(diào)整設(shè)計(jì)，以達(dá)到橋梁設(shè)計(jì)適用、經(jīng)濟(jì)、安全的基本要求。

關(guān)鍵詞：公路橋梁通用圖；荷載等級(jí)；構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；橫向布置

1項(xiàng)目概況

我公司受貴州省銅仁地區(qū)交通局委托對(duì)梵凈山環(huán)線公路馬溪河大橋施工圖變更設(shè)計(jì)進(jìn)行咨詢審查。

馬溪河大橋起點(diǎn)樁號(hào)K6+372.1，終點(diǎn)樁號(hào)K6+562.1，橋梁全長(zhǎng)190 m。全橋位于直線段上，橋面縱坡：0.3%，橋面橫坡：雙向2%。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：(1)設(shè)計(jì)荷載：公路—II級(jí)，人群3.0 kN/m2；(2)橋面寬度：7.0 m(車行道)+2×1.75 m(人行道)，全寬10.5 m。橋梁橫斷面布置見圖1。(3)橋頭引橋公路等級(jí)：三級(jí)，路基寬度7.5 m。

馬溪河大橋上部構(gòu)造為6×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。T梁采用C50混凝土，梁高2.0 m，每跨均由5片梁組成，梁中距為2.215 m。T梁腹板跨中厚度20 cm，邊梁頂寬1.85 m，中梁頂寬1.7 m。每跨T梁均設(shè)置5道厚19 cm的中橫隔板。橫向濕接縫寬度42.5 cm，縱向現(xiàn)澆連續(xù)段長(zhǎng)度108 cm。設(shè)計(jì)系套用交通行業(yè)《公路橋梁通用圖—裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋(先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù))上部構(gòu)造》(編號(hào)8-3)。

2模型計(jì)算

計(jì)算采用橋梁博士V3.2.0進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。全橋一片T梁共130個(gè)單元，131個(gè)節(jié)點(diǎn)。計(jì)算中考慮的荷載及作用包括：結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力荷載、均勻升降溫、溫度梯度正反溫差、活載、二期恒載、基礎(chǔ)變位。T梁分別按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件及A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計(jì)算，結(jié)構(gòu)離散圖見圖2。

在計(jì)算主梁彎矩時(shí)，全橋采用跨中的橫向分布系數(shù)mc，其橫向分布系數(shù)采用剛接板梁法計(jì)算。在計(jì)算剪力時(shí)，作如下的近似處理，即在計(jì)算支點(diǎn)剪力時(shí)，其荷載橫向分布系數(shù)mc’在梁端采用杠桿法計(jì)算；在跨內(nèi)則近似采用跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc；從梁端到第一片中橫梁之間采用從mc’到mc的直線過渡形式；當(dāng)僅有一片中橫梁時(shí)，則取用距支點(diǎn)1/4跨徑的一段。荷載橫向分布系數(shù)分布如圖3所示，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1　馬溪河大橋T梁荷載橫向分布系數(shù)

T梁按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計(jì)算：

通過持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算、持久狀況和短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足規(guī)范要求。通過持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算，(1)邊、中梁正截面抗裂驗(yàn)算：1#～5#橋墩墩頂和跨中附近均有部分單元法向拉應(yīng)力不滿足規(guī)范要求。(2)邊、中梁斜截面抗裂驗(yàn)算：邊梁第2#～5#跨跨中附近及第2#～4#橋墩墩頂附近均有部分單元斜截面主拉應(yīng)力不滿足規(guī)范要求；中梁第2#～5#跨跨中附近均有部分單元斜截面主拉應(yīng)力不滿足規(guī)范要求。

T梁按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計(jì)算：

通過持久狀況承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)計(jì)算及持久狀況和短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足規(guī)范要求。

首先、通用圖設(shè)計(jì)為分離式路基26 m，單幅橋面寬12.75 m；馬溪河大橋的橋面寬度為整幅10.50 m。兩者同為雙車道設(shè)計(jì)，但橋面寬度有較大差別。其次、通用圖中橋面系兩側(cè)布置為2×0.5 m防撞護(hù)欄；馬溪河大橋橋面系的布置則是2×1.75 m人行道。最后值得我們注意的是，通用圖中橫橋向布置的T梁片數(shù)為6片，而馬溪河大橋橫橋向布置的T梁片數(shù)為5片。綜合以上幾點(diǎn)及結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，不難得出在設(shè)計(jì)行車道數(shù)相同，橋面寬度、橫向布置、T梁片數(shù)均不同的情況下，車道荷載在單片T梁上的橫向分布必然存在較大差別，若套用此冊(cè)通用圖，通過結(jié)構(gòu)計(jì)算可見，此設(shè)計(jì)無法滿足馬溪河大橋公路—Ⅱ級(jí)荷載等級(jí)下T梁全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(1)行業(yè)通用圖中T梁是按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)的。然而，部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不但改善構(gòu)件預(yù)壓區(qū)的受力狀況，節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼材甚至降低構(gòu)件高度，而且避免出現(xiàn)梁的過大反拱，尤其跨徑較小而活載較大的橋梁，更能收到好處。因此，T梁的設(shè)計(jì)可結(jié)合一般工程項(xiàng)目實(shí)際，選取適宜的結(jié)果設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件或A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。若馬溪河大橋T梁采用A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，套用8-3冊(cè)通用圖的T梁設(shè)計(jì)即可滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)在T梁全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不變的前提下，建議參考8-1冊(cè)通用圖進(jìn)行T梁設(shè)計(jì)。該冊(cè)通用圖的設(shè)計(jì)為：分離式路基23.5 m，單幅橋面寬11.25 m，橫橋向T梁布置片數(shù)為5片，其設(shè)計(jì)與馬溪河大橋的實(shí)際更為接近。若參考此冊(cè)圖紙，因馬溪河大橋的設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、橋面寬度和橋面布置與其仍有不同，建議通過計(jì)算分析優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]貴州銅仁地區(qū)公路勘察設(shè)計(jì)院.梵凈山環(huán)線公路馬溪河大橋施工圖變更設(shè)計(jì)，2010.

[2]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].人民交通出版社，1999.

[3]中華人民共和國(guó)交通行業(yè)《公路橋梁結(jié)構(gòu)上部構(gòu)造系列通用設(shè)計(jì)圖》.交通部專家委員會(huì).人民交通出版社，2007.

收稿日期：2016-02-11

作者簡(jiǎn)介：白興蓉(1982-)，女，貴州銅仁人，工程師，研究方向：橋梁工程。

中圖分類號(hào)：U412

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)06-0100-01