跨鐵路小箱梁橋荷載變化的對比設(shè)計(jì)

鄭磊

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱150006）

1 工程概述

隨著公路與鐵路運(yùn)營的不斷發(fā)展，對行車的安全性也有了較高的重視。為保證鐵路運(yùn)行安全，在公路上跨鐵路橋梁設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)活載需提高1.3 倍。本工程位于密山市，路線全長540m，采用上跨形式跨越既有密東線，橋梁孔跨采用4×25m 先簡支后連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)形式跨越鐵路線路，全線線型為直線。

2 主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本工程公路等級為二級公路，設(shè)計(jì)速度采用60km/h，橋梁活載采用公路－Ⅰ級，跨鐵路部分提高1.3 倍。橋梁橫斷面布置為0.5m 防撞墻+11.0m 行車道+0.5m 防撞墻=全寬12.0m（圖1）。

3 小箱梁設(shè)計(jì)

3.1 上部結(jié)構(gòu)（圖2）

主橋采用4×25m 裝配式后張法預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，梁高1.4m。中梁頂寬2.4m，邊梁頂寬2.85m，現(xiàn)澆濕接縫寬為0.5m，橋孔橫向由4 片箱梁組成。本次僅對中梁進(jìn)行計(jì)算比對。

3.2 項(xiàng)目信息

采用橋梁博士V4.2 軟件建立上部結(jié)構(gòu)模型，全橋共分111個(gè)節(jié)點(diǎn)，110 個(gè)單元。

3.3 主要材料（表1-4）

3.4 運(yùn)營階段結(jié)果對比

3.4.1 上下緣正應(yīng)力驗(yàn)算

如圖3、4 所示1.3 倍活載、頻遇組合情況下，箱梁上緣最大應(yīng)力為12.69MPa，上緣最小應(yīng)力為4.94MPa；下緣最大應(yīng)力為12.04MPa，下緣最小應(yīng)力為5.57MPa。

1.3 倍活載、準(zhǔn)永久組合情況下，箱梁上緣最大應(yīng)力為12.69MPa，上緣最小應(yīng)力為6.4MPa；下緣最大應(yīng)力為12.04MPa，下緣最小應(yīng)力為8.31MPa。

如圖5、6 所示1.0 倍活載、頻遇組合情況下，箱梁上緣最大應(yīng)力為12.46MPa，上緣最小應(yīng)力為5.06MPa；下緣最大應(yīng)力為11.05MPa，下緣最小應(yīng)力為5.57MPa。

1.0 倍活載、準(zhǔn)永久組合情況下，箱梁上緣最大應(yīng)力為12.46MPa，上緣最小應(yīng)力為6.52MPa；下緣最大應(yīng)力為11.05MPa，下緣最小應(yīng)力為8.39MPa。

表1 主要材料索引表

表2 混凝土材料參數(shù)表

表3 普通鋼筋參數(shù)表

表4 預(yù)應(yīng)力鋼筋參數(shù)表

圖1 橋梁橫斷面圖（單位mm）

圖2 中梁單梁模型（單位mm）

3.4.2 預(yù)應(yīng)力鋼束計(jì)算結(jié)果（圖7）

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG3362-2018)第7.1.5 條第2 款規(guī)定，使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力，應(yīng)符合下列規(guī)定：

未開裂構(gòu)件 σpe+σp≤0.65fpk

允許開裂構(gòu)件 σp0+σp≤0.65fpk

3.4.3 撓度驗(yàn)算

如圖8 所示 1.3 倍活載情況下，箱梁最大豎向位移為3.673mm；活載最小豎向位移為-8.403mm。

圖3 上下緣應(yīng)力包絡(luò)圖（1.3 倍活載、頻遇組合）

圖4 上下緣應(yīng)力包絡(luò)圖（1.3 倍活載、準(zhǔn)永久組合）

圖5 上下緣應(yīng)力包絡(luò)圖（1.0 倍活載、頻遇組合）

圖6 上下緣應(yīng)力包絡(luò)圖（1.0 倍活載、準(zhǔn)永久組合）

圖7 預(yù)應(yīng)力鋼束計(jì)算結(jié)果對比表

圖8 結(jié)構(gòu)剛度驗(yàn)算圖（1.3 倍活載）

圖9 結(jié)構(gòu)剛度驗(yàn)算圖（1.0 倍活載）

圖10 主應(yīng)力包絡(luò)圖（1.3 倍活載）

如圖9 所示 1.0 倍活載情況下，箱梁最大豎向位移為2.823mm；活載最小豎向位移為-6.460mm。

3.4.4 主應(yīng)力驗(yàn)算

如圖10 所示1.3 倍活載情況下，箱梁主壓應(yīng)力為12.69MPa；主拉應(yīng)力為-1.26MPa。

如圖11 所示1.0 倍活載情況下，箱梁主壓應(yīng)力為12.46MPa；主拉應(yīng)力為-1.15MPa。

4 結(jié)論

運(yùn)用橋梁博士V4.2 軟件對4×25m 小箱梁橋在運(yùn)營階段的上下緣正應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼束、撓度以及主應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算分析，通過數(shù)據(jù)的比對了解小箱梁在不同活載下的受力情況，并確定跨線箱梁橋鋼筋、鋼束的調(diào)整。