變寬小箱梁橫向分布系數與鋼束的適配性分析

肖雅斐

中國十七冶集體有限公司北京工程設計分公司，北京 102218

1 項目概況

某橋梁為樞紐互通匝道橋，其中第10～15孔位于褲衩口處，第10～15孔上部結構采用30m預應力混凝土簡支小箱梁，梁高為1.7m。橋梁寬度范圍為23.89～9m，梁片數在3到7片不等，通過濕接縫和邊梁懸臂調節(jié)。汽車荷載按照公路Ⅰ級設計。第10～15孔橋梁基本參數如表1所示。

表1 第10～15孔橋梁基本參數

該項目通用圖邊梁預應力鋼束N1～N4為φs15.2-6型；中梁預應力鋼束N1～N4為φs15.2-5型，N2～N4為φs15.2-6型。通過鋼接板梁法，分別計算出第10～15孔邊梁和中梁的橫向分布系數，其中中梁取最不利片梁的橫向分布系數，具體參數如表2所示。

表2 第10～15孔橋梁基本參數

通用圖中邊梁橫向分布系數為0.65，采用6666鋼束配置；中梁橫向分布系數為0.62，采用5666鋼束配置。該匝道橋采用的原則為，橫向分布系數為0.49～0.6的采用5566設置，0.6～0.7的采用5666設置，大于0.7的采用6666設置。第14孔中梁橫向分布系數為0.733，但鋼束配置為5666，是考慮到與13、15孔中梁鋼束根數一致。

2 計算過程

采用Midas Civil分別建立邊梁和中梁的梁單元模型，主梁按A類預應力混凝土構件設計。中梁有限元計算模型如圖1所示。

圖1 中梁有限元計算模型

作用在小箱梁上的恒載包括自重（考慮濕接縫寬度），二期恒載為橋面鋪裝、護欄重。預應力筋采用抗拉強度標準值為1860MPa、公稱直徑為15.2mm的低松弛高強度鋼絞線，考慮混凝土收縮、徐變。該模型考慮系統(tǒng)整體升降溫作用，其中整體升溫25℃，整體降溫15℃；模型還需考慮溫度梯度作用，以及考慮5mm的支座不均勻沉降。

3 計算結果

通過計算提取每孔模型的內力、支反力、撓度，以及持久狀況正常使用極限狀態(tài)驗算結果，計算結果如表3、表4所示。由表3、表4可知，第12～15孔計算結果均滿足規(guī)范要求。第14、第15孔橫向分布系數最大，按通用圖鋼束配置仍能滿足要求，說明通用圖預應力鋼束配置比較保守。第10～12孔預應力鋼束數相同，只是截面寬度不同，此次只計算了橫向分布系數較大的第12孔，第10、第11孔可以參考表3、表4中第12孔的數據。

表4 持久狀況正常使用極限狀態(tài)驗算結果表 單位：MPa

4 結論

（1）由表1和表2中第11～13孔數據可得，濕接縫寬度相等時，梁片數越多，橫向分布系數越??；由表1和表2中第14～15孔數據可得，梁片數相等時，濕接縫寬度越大，橫向分布系數越大。

（2）通過對該橋不同橫向分布系數配置不同鋼束進行計算，計算結果均滿足規(guī)范要求。

（3）該項目的通用圖預應力鋼束配置比較保守，第14、第15孔橫向分布系數大于通用圖橫向分布系數，同樣的配置鋼束根數仍然滿足規(guī)范。

（4）對于變寬小箱梁橋不能單純套用通用圖預應力配束，需根據橫向分布系數通過計算合理配束，這樣既避免預應力資源的浪費，又避免配束計算不滿足規(guī)范。該橋根據橫向分布系數階梯配置鋼束根數，有效地避免了資源的浪費。