宽箱梁设计与思考.doc

宽箱梁设计与思考黄声涛（上海浦东建筑设计研究院有限公司杭州分公司）摘要：本文通过环城西路北延伸段跨铁路桥景观设计，简单介绍了鱼腹式变截面箱梁在桥梁景观设计中的运用，对比分析了宽箱梁平面杆系、粱格法计算结果，提出宽箱梁采用粱格法计算的必要性。关键词：鱼腹式箱梁 梁格法1.概述环城西路北延伸工程位于绍兴市西北面灵芝乡，工程北起二环北路，南接霞西路，全长约1058m，是一条即将实施的城市交通主干道。本段道路中间横贯萧甬铁路及地方专用铁路将该条道路分为南北两段。目前环城西路在萧甬铁路以南部分己经实施，现阶段工程为穿越萧甬铁路向北延伸接入二环北路部分。道路过萧甬铁路位置处为双线直线主干铁路，铁路里程为萧甬线K37+670，专用铁路处于咽喉区。环城西路南侧终点为绍兴市终点文物保护单位迎恩门，考虑到此处的影响，应建设方要求，对桥梁进行景观修饰性设计。此次设计中桥梁上部结构采用预应力混凝土变截面鱼腹式连续梁，下部结构采用柱式异型花头墩，上、下部结构在线条轮廓上达到高度的契合，柔和生动，与“江南水乡”的总体氛围协调一致。通过结构本身形态造型、相对较低的建设投入，取得了较好的景观效果。2.结构设计考虑弧形梁边腹板高度较中腹板小，桥梁高跨比取值方面采用了常规取值的上限。箱梁主梁中支点梁高为3.8m，跨中及边支点梁高为2.2m，梁高按二次抛物线变化。中支点梁高与跨度比为1/13.2，跨中梁高与跨度比为1/22.7。箱梁采用单箱六室截面，底板直线段宽11.0m，两侧采用两相切圆弧线顺接，其中外侧圆弧半径为0.8m，根据各线段几何关系，中间圆弧段半径随梁高变化，半径计算公式为：（H为梁高，单位为cm）该圆弧段弧长箱梁顶板厚0.25m，底板厚度由跨中的0.25m线性变化到支点断面的0.5m，边箱室底板厚度不变。腹板全桥等厚为0.5m。梁体中支点和端支点均设置横隔梁，端横梁厚1.5m，中横梁厚2.5m。图1 箱梁横断面示意图主梁采用纵横双向预应力结构，纵向预应力采用s15.20-15，s15.20-9群锚体系，分别用于腹板束，顶板束及底板束；梁体横向预应力采用BMs15.20-4，间距30-40cm。3.结构计算上部结构计算中用桥梁博士桥梁分析软件，对上部梁体进行平面杆系和梁格模拟计算，下文主要从持久状况正常使用极限状态主梁法向正应力分布对两种计算方法进行比较。3.1规范条文根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）相关条文，在使用荷载作用下，持久状态下预应力混凝土构件的法向压应力容许值为（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：由于桥梁上部结构采用C50混凝土，上式中。3.2平面杆系计算计算中，将整个桥梁结构划分为128 个单元，共计129个节点。模型及其约束条件见图2。图2 平面杆系计算模型根据计算结果，全桥持久状况正常使用极限状态主梁法向正应力分布图见图3。图3 持久状况正常使用极限状态主梁法向正应力图从图3可知，桥梁法向正应力最大值为13.24MPa，满足规范要求。3.3梁格法分析计算根据桥梁上部构造性能等书籍，沿箱梁中心线将梁体划分为7条纵梁，以整体截面形心计算各纵梁截面的抗弯惯性矩等计算参数。图4 粱格法计算模型计算模型中，纵梁为对称布置，现摘取其中四条纵梁计算结果汇总如下：图5 纵梁一持久状况正常使用极限状态主梁法向正应力图图6 纵梁二持久状况正常使用极限状态主梁法向正应力图图7 纵梁三持久状况正常使用极限状态主梁法向正应力图图8 纵梁四持久状况正常使用极限状态主梁法向正应力图从图5图8分析结果可知，纵梁法向正应力不尽相同，从边梁至中梁有增大的趋势，顶缘最大正压应力为15.2 MPa，底缘最大正压应力为10.4 MPa。3.4计算结果比较对比图3结果，粱格分析结果，上缘正压应力均大于杆系分析结果（超出近2 MPa），下缘基本相当；从应力包络图可看出，中间主要纵梁图形形状与杆系分析结果基本近似。从上对比分析结果可见，有必要对宽箱梁计算采用粱格分析法，以利于控制局部应力。单纯平面杆系计算，可能导致由于箱梁截面畸变等因素带来梁体局部应力超标。参考文献：1.公路钢筋混凝土及预