預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱橋主梁結(jié)構(gòu)橫向截面驗(yàn)算設(shè)計(jì)

安坤

摘 要：新建高速鐵路徐宿淮鹽線、鹽城特大橋跨西塘河，主跨結(jié)構(gòu)采用（100+200+100）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁-拱結(jié)構(gòu)，鹽城特大橋考慮運(yùn)架設(shè)備過(guò)梁，要求在主梁中跨合龍后，拱腳二次混凝土澆筑和拱肋拼裝之前進(jìn)行。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)該橋主梁上部結(jié)構(gòu)橫向截面進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；連續(xù)梁拱橋；主梁上部結(jié)構(gòu)；橫向截面

中圖分類號(hào)：U448.225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）06-0125-03

1 項(xiàng)目概況

新建鐵路徐宿淮鹽線后馬莊特大橋跨徐淮高速公路、徐洪河特大橋跨越徐沙河以及鹽城特大橋跨西塘河主跨上部結(jié)構(gòu)采用（100+200+100）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁-拱結(jié)構(gòu)，其中后馬莊特大橋和徐洪河特大橋不通過(guò)運(yùn)架梁設(shè)備，鹽城特大橋考慮運(yùn)架設(shè)備過(guò)梁，要求在主梁中跨合龍后，拱腳二次混凝土澆筑和拱肋拼裝之前進(jìn)行。

2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況

2.1 主梁構(gòu)造

主梁采用單箱雙室、變高度、變截面箱梁，兩邊腹板為直腹板。端支座處及邊跨直線段和跨中處梁高為6.0m，中支點(diǎn)處梁高12.0m，梁底下緣按圓曲線變化。箱梁頂寬14.2m，箱梁底寬12.0m，在中支座處20m范圍內(nèi)頂寬加寬到17.2m，底寬加寬到15.2m。

箱梁頂板厚43cm～62cm，底板厚度40cm～110cm，按圓曲線變化至中支點(diǎn)梁根部，頂板及底板均在隔墻位置加厚；腹板厚度為40cm～55cm～70cm～90cm（100cm），按折線變化。全橋（除吊桿處外）共設(shè)5道橫隔梁，分別設(shè)于中支點(diǎn)、端支點(diǎn)及1/2中跨，其中中支點(diǎn)處橫隔板厚450cm，端支座處橫隔板厚180cm，跨中橫隔板厚80cm。

2.2 預(yù)應(yīng)力體系

采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系?？v向預(yù)應(yīng)力束分頂板束、腹板束、中跨底板束、邊跨底板束、頂板合龍束和備用束?？v向預(yù)應(yīng)力鋼束分別采用19-Φ15.2mm、15-Φ15.2mm鋼絞線。橫向預(yù)應(yīng)力采用5-Φ15.2mm、9-Φ15.2mm鋼絞線。豎向預(yù)應(yīng)力采用Ф32預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋。

2.3 拱肋及橫撐

拱肋采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨度200m，設(shè)計(jì)矢高40m，矢跨比，拱軸線采用二次拋物線，設(shè)計(jì)拱軸線方程。

拱肋采用鋼管混凝土啞鈴形結(jié)構(gòu)，拱管直徑1.2m，高3.2m，管壁厚24/28mm，拱管內(nèi)灌注C50自密實(shí)混凝土。上下拱管之間設(shè)置腹腔，腹腔寬0.80m，壁厚24mm；兩拱肋中心距13.0m，拱肋之間采用桁架式橫撐，各橫撐由4根Φ600×14mm主鋼管和32根Φ300×12mm連接鋼管組成，鋼管為空鋼管，內(nèi)部不填充混凝土。

2.4 建筑材料

2.4.1 混凝土

箱梁A0號(hào)梁段及拱座采用C60聚丙烯纖維混凝土，其余梁段采用C55混凝土，鋼管拱拱肋采用C50自密實(shí)混凝土。封錨采用C55干硬性聚合物混凝土，管道壓漿所用水泥漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M50。

2.4.2 預(yù)應(yīng)力體系

縱、橫向預(yù)應(yīng)力筋采用15.2mm-1860MPa鋼絞線，豎向預(yù)應(yīng)力采豎向預(yù)應(yīng)力采用Φ32預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋，鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為830MPa，錨下張拉控制應(yīng)力為747MPa。錨固體系采用JLM-32型錨具，采用Φ51mm鐵皮管制孔，壁厚0.05mm。

2.4.3 普通鋼筋

本橋梁普通鋼筋鋼筋采用HPB300、HRB400鋼筋兩種。

3 主梁上部結(jié)構(gòu)橫向截面驗(yàn)算設(shè)計(jì)計(jì)算總體原則

上部結(jié)構(gòu)橫向驗(yàn)算使用Midas Civil 2015軟件建模，根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范要求對(duì)橋梁進(jìn)行驗(yàn)算。橫向驗(yàn)算截面選擇中支點(diǎn)附近0#塊端部截面（以下簡(jiǎn)稱中支點(diǎn)截面）和跨中截面。

4 截面尺寸

4.1 中支點(diǎn)截面

中支點(diǎn)截面梁高11.06m，邊腹板厚度0.9m，中腹板厚1.0m，頂板厚度0.62m，底板厚度1.11m，線間距4.6m。

4.2 跨中截面

跨中截面梁高6m，腹板厚度0.4m，頂板厚度0.43m，底板厚度0.4m。

4.3 計(jì)算參數(shù)輸入

4.3.1 計(jì)算荷載

（1）恒載。恒載包括結(jié)構(gòu)自重、橋面橫坡和底板預(yù)應(yīng)力鋼筋徑向力?；炷寥葜厝?6.25kN/m3，鋼束容重取78.5kN/m3，底板預(yù)應(yīng)力筋徑向力取18.5kN/m。

（2）附加力。整體升降溫：考慮均勻升溫+25℃，均勻降溫-25℃。

梯度溫差：考慮兩種日照溫差和寒潮降溫溫差，溫差模式圖見(jiàn)圖1至圖3。偏曬模式頂板溫差沿板厚按計(jì)算，腹板溫差沿板厚分別按和計(jì)算；裸梁曝曬模式頂板溫差沿板厚按計(jì)算；寒潮模式溫差沿板厚按計(jì)算。

（3）橫向風(fēng)荷載。依據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002-2017），風(fēng)荷載強(qiáng)度取1.25kPa，分為左側(cè)風(fēng)荷載和右側(cè)風(fēng)荷載。

4.3.2 特種活載

特種活載為架橋機(jī)荷載和運(yùn)梁車荷載，具體布置情況見(jiàn)圖4。橫向計(jì)算考慮荷載折減，荷載值為將原軸重除以軸距，橫向布置位置不變。

4.4 荷載組合

箱梁橫向內(nèi)力計(jì)算荷載組合分為三種組合，恒載組合、恒載+附加力組合和恒載+特種活載組合。

（1）恒載組合：恒載。

（2）恒載+附加力組合：恒載組合+升溫荷載1/升溫荷載2/寒潮荷載+左風(fēng)荷載/右風(fēng)荷載。

（3）恒載+特種活載組合：恒載+附加力組合+架橋機(jī)/運(yùn)梁車。

4.5 預(yù)應(yīng)力

箱梁每隔0.5m布設(shè)一根橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，在懸臂端部斜向張拉，在箱梁中部距頂板底距離均為0.11m。鋼束選用5-Φ15.2mm鋼絞線，錨下張拉控制應(yīng)力為1302MPa。張拉端錨具選用BM15-5，固定端錨具選用BMP15-5。

5 驗(yàn)算控制指標(biāo)

按鋼筋混凝土構(gòu)件驗(yàn)算強(qiáng)度及裂縫寬度是否滿足規(guī)范要求，頂板、底板按受彎構(gòu)件計(jì)算，腹板按壓彎構(gòu)件計(jì)算，將控制指標(biāo)列于表1。

6 計(jì)算模型簡(jiǎn)介

順橋向取1m寬的主梁梁體，簡(jiǎn)化成框架模型。模型采