浅谈钢箱桥预拱度的设置

刘承权 刘昌文

（中国十九冶集团 成都钢构分公司，四川 郫县611730）

1 工程概况

成都二环路改造工程中的钢箱桥结构为等截面钢箱梁，梁体单幅全宽12.900m，梁高2.0m，悬臂长为1.850m，40m跨。钢箱梁底板厚有20mm和16mm两种，顶板厚16mm，腹板厚16mm，横隔板标准纵向间距3.0m，支点处横隔板厚30mm，其余厚12mm；顶板采用8mm厚300×280的U型加劲肋形成正交异性板结构，底板腹板采用10mm厚120mm宽板肋纵向加劲，顶底板横向、腹板竖向加劲肋及横隔板横向加劲肋厚12mm，顶底板横向加劲肋、腹板竖向加劲肋每2道横隔板间设置一道。钢板材质为Q345-C（见图1所示）。桥面铺装总厚度为70mm，即为35mm聚合物改性沥青GA-10（铺装下层）+35mm高弹改性沥青SMA-10（铺装上层）。

图1 钢箱桥横断面构造示意图

2 预拱度设置原理

预拱度是为抵消钢箱桥、面层等结构在荷载作用下产生的扰度，而在钢箱桥制作时预留与位移方向相反的一校正量。

理论预拱度值应按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。预拱度的设置应按最大的预拱度值按顺桥向做成圆滑曲线。

图2为该钢箱桥的设计理论预拱度值：

图2

3 预拱度的设置

预拱度的设置按照二次抛物线法计算，公式为：

将三点坐标（0.0）;(半跨长，最大的预拱度值);(跨长，0)代入公式一即可求得a，b，c即可。式中：Y为预拱度值；X为距离原点的数值。见图3：预拱度的设置也可采用公式为：

图3

式中：Y——预拱度值；

L——半跨长；

Xn——距离支座中心的距离；

H——预拱度值。

由于该钢箱桥结构的特殊性，在其上部位置有众多的纵向、横向加强板的焊缝，会使梁上弦的焊缝收缩应力大大超过下弦而导致预拱度值的减少。此外考虑钢箱桥的自重等因素，在工艺上预拱度值应大于设计值。

按照设计要求，每跨钢箱桥的预拱度按照二次抛物线进行，由于受施工进度、钢箱桥内部结构形式以及焊接顺序等因素的影响，不能保证顶板、底板以及筋板同时焊接，通过计算分析研究并结合以往的工程经验，在除设计给定的预拱度值外，再增加一定量的制造预拱度值，从而抵消一部分由于焊接不对称引起的钢箱桥变形。预拱度修正值如图4所示：

图4

4 预拱度值的实测

钢箱桥在现场预拼装完成以后，预拱度检测点共有12个，位置如图5所示。

图5

经过测量，预拱度实际值如图6所示：

图6

5 结束语

原设计预拱度没有考虑施工因素，所给出的理论偏小，如果按照设计图直接进行制作、预拼装，则最后成型的结构会因下绕量过大而得不到预想的几何位形，更重要的是，得不到正常使用极限状态的设计原则所要求的结构刚度。

本文通过对钢箱桥实测数据来分析验证理论设计值和修正预拱度值，使钢箱桥的线型最大限度地接近设计线型，为以后类似钢箱桥结构的预拱度设值提供了参考资料。

［1］JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程[S].

［2］JTG/T50-2011公路桥涵施工技术规范[S].

［3］TB10212-2009铁路钢桥制造规范[S].

［4］GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范[S].

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