斜交桥梁设计计算方法研究

刘功毫

（厦门中平公路勘察设计院有限公司，福建 厦门 361008）

在实际的工程设计中，桥梁的跨径常常会因为道路线型以及桥下跨越控制点的交叉角度限制，设计过程中经常会选择跨越能力和经济性相统一的斜交桥梁。而斜交桥梁的设计计算，常用的方法有：1、以粱格法直接建立斜交的全桥模型，考虑桥梁各个组成部分的相互作用，以整个桥梁上部结构为研究对象进行受力分析[1-2]。2、根据装配构件的刚度分布计算出各个部件的横向分布系数，单独提取一个最不利位置建立平面杆系模型进行受力分析[3-4]。

本文将通过理论分析以及工程实例阐述斜交桥梁的设计中较为合适的设计计算方法，并以斜交预应力混凝土装配式简支T梁为例，分别建立空间粱格模型和平面杆系模型，并对计算结果进行对比分析，以期对今后的装配式斜交桥梁的设计计算有一定的借鉴与指导作用。

1 结构计算模型

对于梁式桥的计算分析过程中，最常规的是采用平面或空间梁单元模型，而对于装配式结构，通常首先确定横向分布系数，再对于单个梁进行受力分析。该方法对于正交桥梁而言，既可以取得良好的计算精度，同时建模方便简单，因此在装配式结构桥梁计算中应用较为广泛。但是斜交桥的受力与正交桥梁相较具有明显的复杂性，横向不同位置的梁单元受力存在明显的差异，因此不能达到设计精度要求。

图1 典型斜桥粱格模型计算弯矩分布图

相对于正桥，斜桥板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢，随斜角的增大从跨中向钝角部位移动。除了斜跨径方向的主弯矩外，在钝角部位的角平分线垂直方向上，将产生接近于跨中弯矩值的相当大的负弯矩。

2 工程背景

本文以国道324一座52m装配式简支T梁为例，斜交角度64°。主桥为1-52m预应力砼简支T梁，跨越现状高速公路。对主跨52mT梁建立粱格模型如图2：

计算横向分布系数并建立边梁平面杆系模型：

3 计算结果

装配式T梁结构根据《公路桥梁钢筋砼及预应力砼设计规范》按照A类预应力混凝土构件进行计算，取结构在恒载、其他可变等荷载等的组合作为设计荷载，验算结构受力，两类模型采用相同的外荷载与预应力配置。

从应力计算结果来看，两种计算方法计算得出的应力结果相差较大，误差约为5%。采用粱格法计算，便可得到跨中顶板应力已经超过规范要求的C50砼正截面应力设计上限。因此需要对结构进行进一步优化。

图2 T梁粱格模型

表1 横向分布系数

比较两种计算方法粱格法模型的建立考虑到了相邻两榀T梁之间斜交横隔板及横向联系的连接之间的二次力作用，运营阶段截面正应力相比较大，计算结果更接近真实

表2 顶板正截面应力计算结果比较表（单位：Mpa）

4 结语

两种计算设计方法相比来看，粱格法计算结果偏于保守。对于装配式斜交桥梁，粱格法不仅考虑到了不同榀装配梁之间的刚度横向分配，更考虑了由于桥梁斜交而导致的内力重新分布于横梁二次力，且当桥梁斜交角度越大时，差异将更明显因此结果更真实。所以建议在此类桥梁设计时，宜采用空间粱格法进行计算分析。