部颁40 m连续T梁在实桥中的应用性设计

刘 玉 萍

(中交通力建设股份有限公司，陕西 西安　710075)



部颁40 m连续T梁在实桥中的应用性设计

刘 玉 萍

(中交通力建设股份有限公司，陕西 西安710075)

以某桥梁设计工程为例，分析了该桥型与部颁图的异同之处，通过对部颁图配筋及结构的验算，提出了该桥梁的预应力钢束配筋方案，为同类工程设计提供了依据。

桥梁，部颁图，配筋，结构验算

1　工程概况

本项目是根据现有部颁标准图结合工程实例进行的适应性改造设计，提出本桥梁的预应力钢束配筋方案。

1.1实桥现状

本桥是山西省某工程上的一座大桥，为跨越高速公路而设置。桥梁中心桩号为BK0+886.031(右幅桥中心桩号BK0+876.031)，起点桩号为BK0+772.531(右幅桥起点桩号BK0+752.531)，终点桩号为BK1+000.531，桥梁长度228 m(右幅248 m)，右前夹角48.7°。高速交叉桩号为K748+676.892。上部采用先简支后结构连续的7×20 m+2×40 m(右幅为8×20 m+2×40 m)装配式预应力混凝土连续箱梁+连续T梁；下部结构桥墩采用钢筋混凝土等截面实心墩、柱式墩；桥台采用肋板台、柱式台，墩台基础均为桩基础。其中2×40 m连续T梁为控制性工程，需对其进行特殊结构计算分析。

1.2部颁通用图现状

现有交通部出台的3×40 m预应力钢筋混凝土连续T梁标准图，适用的斜交角度分别为0°，15°，30°。腹板和顶板负弯矩区预应力钢筋的配置见表1～表3。

表1　边跨腹板预应力钢束数量表　根

表2　中跨腹板预应力钢束数量表　根

表3　顶板预应力钢束数量表(一)　根

预制T梁横向通过55 cm湿接缝相连，边梁和中梁跨中标准横断面如图1，图2所示。

图1　边梁标准横断面(单位：cm)　　　　图2　中梁标准横断面(单位：cm)

1.3实际桥型和部颁图的不同

本桥的斜交角度为41.3°，比部颁图提出的最大角度30°大11.3°。部颁图为3×40 m的三跨连续梁结构，实际桥型采用2×40 m的两跨连续梁。新规范与部颁图所采用的规范相比，单车道横向折减系数变为1.2，集中荷载标准值下限值取为270 kN(部颁图采用的为1和180 kN)。

2　部颁图配筋验算

2.1按部颁通用图配筋进行承载能力验算

按通用图边跨的预应力钢束进行配筋计算，得出边梁墩顶负弯矩为-15 605.717 8 kN·m，截面抗弯承载能力为9 555.333 7 kN·m，不能满足承载能力的要求。边梁弯矩包络图见图3。

图3　边梁弯矩包络图

2.2配筋方案的提出

根据实际工程情况，参考部颁图边跨的预应力钢筋配筋方案对两跨连续梁进行配筋计算。不改变T梁截面尺寸和预应力钢束的线型，仅改变预应力钢束的根数。预应力钢束的配筋方案提出如表4,表5所示。

表4　腹板预应力钢束数量表　根

表5　顶板预应力钢束数量表(二)　根

3　结构验算

3.1抗弯验算

边梁验算结果见表6，其中Mj为考虑结构重要性系数后的荷载组合设计值，Mu为结构抗力。从表6可以看出，计算结果符合规范要求。

表6　边梁抗弯验算　kN·m

3.2正截面抗裂验算

根据JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第6.3.1条1款的规定：全预应力混凝土构件，在作用长期效应组合下应满足：预制构件σst-0.85σpc≤0。由表7可看出结构正截面抗裂满足要求。

表7　正截面抗裂强度验算　MPa

3.3斜截面抗裂验算

根据JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第6.3.2条1款的规定：全预应力混凝土构件在作用短期效应组合下应满足：预制构件σtp≤0.6ftk=0.6×2.65=1.59 MPa。表8中拉应力为负值，可看出结构斜截面抗裂满足要求。

表8　斜截面抗裂强度验算

3.4正截面混凝土压应力验算

根据JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第7.1.5条规定，混凝土上下缘最大压应力σkc+σpt≤0.5fck=16.2 MPa。表9中压应力为正值，可看出结构正截面压应力面满足要求。

表9　正截面压应力验算　MPa

3.5预应力钢筋拉应力验算

根据JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第7.1.5条规定，使用阶段预应力受弯构件预应力钢筋的拉应力，应符合下列规定：对钢绞线、钢丝、未开裂构件σpe+σp≤0.65fpk=1 209 MPa。由表10中数据可以看出预应力钢筋拉应力超过规定值不超过5%，可认为钢束的拉应力满足规范要求。

表10　预应力钢束拉应力验算　N/mm2

3.6混凝土主压应力验算

根据JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第7.1.6条规定，斜截面混凝土主压应力应符合下列要求：

σcp≤0.6fck=19.44 MPa。表11中压应力为正值，可看出混凝土主压应力面满足要求。

表11　混凝土主压应力验算　MPa

3.7施工阶段应力验算

表12　施工阶段截面法向应力验算　MPa

3.8挠度验算

根据JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第6.5.3条规定，在消除结构自重产生的长期挠度后，主梁最大挠度的长期挠度值不应超过计算跨径的1/600。

计算得到可变荷载长期挠度为-0.750 4 cm，考虑挠度长期增长系数1.425，即：fs1=-1.069 3 cm，小于1/600=6.6 cm，满足要求；考虑长期效应一期恒载、二期恒载引起的挠度为fs2=-5.061 3 cm；考虑长期效应，预加力引起的上拱值为2×6.338 8=12.677 6 cm，12.677 6 cm-1.069 3 cm-5.061 3 cm=6.547 cm,无需设置预拱度。

4　结语

根据本次设计计算总结，首先部颁图所采用的结构计算模式与实际设计中实桥形式往往存在差异，设计中切勿套用。另外，预制上部结构在交叉角度、孔跨布设发生变化时也存在以下规律，供同业者探讨：

1)三跨连续梁改两跨连续梁，墩顶负弯矩和跨中正弯矩都有增大，则顶板预应力钢束和底板预应力钢束均应适当增大。2)随着斜交角度的增大，对边梁的受力更为不利，边梁应适当增加腹板预应力钢束的配筋。

[1]JTG D62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[2]JTG B01—2014，公路工程技术标准[S].

[3]徐岳.连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，2012.

[4]余海棠，张海龙.连续梁桥的先简支后连续T梁设计[J].土木工程与管理学报，2005，22(S1)：28-30.

[5]孟屯良，王俊涛，杨晓霞.先简支后连续桥梁临时支座选用[J].山西建筑，2012,38(7):191-192.

On application design for departmental standard’s 40 m continuous T-shaped beam in real bridges

Liu Yuping

(ZhongjiaoTongliConstructionCo.,Ltd,Xi’an710075,China)

Taking the design project of some bridge as the example, the paper analyzes the differences and similarities between the bridge types and the departmental standard map, and points out the prestressed steel cable reinforcement scheme of the bridge according to the calculation of the reinforcement of the departmental standard map and the structure, so as to provide some reference for similar engineering design.

bridge, departmental standard map, reinforcement, structural calculation

1009-6825(2016)21-0173-02

2016-05-18

刘玉萍(1982- )，男，工程师

U448.215

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