运棉河大桥设计复核

潘思建 凌庆军

1 工程概况

运棉河大桥位于某县黄沙港镇镇区北侧的运棉河上,上部结构采用 6孔装配式钢筋混凝土简支 T梁,每孔计算跨径为 19.5m,桥面全宽 8 m,设计荷载为汽车—20级,挂—100。每孔主梁由4片 T梁组成,通过设置5道横隔板和在T梁翼缘端预留湿接头等措施来加强横向联结,保证整体受力。

设计中预制T梁采用 C40混凝土,但该市水利工程质量监督检测中心的检测结果表明T梁混凝土的强度达不到C40。该检测中心采用回弹法对 24片梁均进行了检测,检测的混凝土强度推定值在 29.2MPa～42.7MPa之间,强度离散性较大;然后又抽取经回弹法检测强度推定值低于 36.0MPa的 16片 T梁,采用钻心法检测,检测的芯样代表值在31.0MPa～40.8 MPa之间。

鉴于以上的检测结果,设计复核所用T梁混凝土强度取C30。

2 复核计算依据

1)《某县黄沙港镇运棉河大桥施工图设计》(该市交通设计科研所 2003)。

2)交通部颁JTJ 021-89公路桥涵设计通用规范。

3)交通部颁 JTJ 023-85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范。

3 荷载横向分布系数计算

3.1 跨中荷载横向分布系数

本桥的宽跨比为 0.4,跨内设置了 5道横隔板,T梁翼缘端预留了湿接头,且采用整体桥面铺装,因此可采用刚性横梁法(包括修正刚性横梁法)和刚接板(梁)法计算跨中的荷载横向分布系数。

1)刚性横梁法。按刚性横梁法计算荷载横向分布影响线竖标(以 1号梁为例)的公式为:

按刚性横梁法计算的横向分布系数见表1。

表1 按刚性横梁法计算的横向分布系数

2)修正刚性横梁法。按刚性横梁法计算荷载横向分布系数时,假定横梁刚度无穷大,且忽略了主梁的抗扭刚度,常常导致边梁受力偏大的计算结果。修正刚性横梁法计入主梁的抗扭刚度,将更反映实际情况。按此法计算荷载横向分布影响线竖标(以1号梁为例)的公式为:

按修正刚性横梁法计算的横向分布系数见表2。

表2 按修正刚性横梁法计算的横向分布系数

3)刚接板(梁)法。按刚接板(梁)法计算时,首先求解赘余竖向剪力g和弯矩M,然后即可求得每片主梁所分配的荷载。一般计算出 γ和 β,从《公路桥梁荷载横向分布计算》书中查表计算。

按刚性横梁法计算的横向分布系数见表3。

表3 按刚接板(梁)法计算的横向分布系数

本桥将采用修正刚性横梁法的计算结果。计算主梁弯矩时,跨内各处的荷载横向分布系数可采用与跨中相同的分布系数。

3.2 剪力荷载横向分布系数

由于剪力影响面的图形在纵横向完全异形,因此不能得出一个简化的在全跨单一点荷载横向分布系数。剪力荷载横向分布的近似计算方法如下:在梁端采用杠杆法计算得到的m′c,在跨内自第一片横梁处或 1/4跨径处起近似采用跨中的荷载横向分布系数,从梁端至第一片横梁之间采用直线过渡。

4 内力计算

4.1 恒载计算

主梁自重:(0.59×10+0.69×9.8)/19.8×25=16.0kN/m。

桥面铺装:0.1×2×24=4.8kN/m。

安全带和栏杆:4.5kN/m,分配给边梁为:4.5×0.85=3.8kN/m,分配给中梁为:4.5×0.15=0.8kN/m。

则对于边梁:∑g=24.6kN/m。

4.2 活载计算

1)跨中弯矩。

2)支点剪力。

对于边梁:

对于中梁:

4.3 荷载组合

取两种荷载组合,组合Ⅰ:1.2恒载 +1.4汽车;组合Ⅱ:1.2恒载 +1.1挂车,组合结果见表4。可见,跨中弯矩为边梁组合Ⅱ下最不利,支点剪力以中梁组合Ⅱ下最不利。

表4 荷载组合表

5 强度复核

5.1 T形梁正截面强度复核

经计算,T形梁翼缘宽度可取全宽。由于 RgAg≤Rab′ih′i,说明中性轴位于翼缘内,截面属于第一种类型 T形截面。

而 Mj=2987.9kN◦m＜M,故符合要求。

5.2 T形梁斜截面强度复核

[1] 杨宗放,方先和.现代预应力混凝土施工[M].北京:中国建筑工业出版社,1996.

[2] 冯大斌,栾贵臣.后张预应力混凝土施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

[3] 刘效尧,朱新实.预应力技术及材料设备[M].北京:人民交通出版社,1997.