变宽小箱梁横向分布系数与钢束的适配性分析

肖雅斐

中国十七冶集体有限公司北京工程设计分公司，北京 102218

1 项目概况

某桥梁为枢纽互通匝道桥，其中第10～15孔位于裤衩口处，第10～15孔上部结构采用30m预应力混凝土简支小箱梁，梁高为1.7m。桥梁宽度范围为23.89～9m，梁片数在3到7片不等，通过湿接缝和边梁悬臂调节。汽车荷载按照公路Ⅰ级设计。第10～15孔桥梁基本参数如表1所示。

表1 第10～15孔桥梁基本参数

该项目通用图边梁预应力钢束N1～N4为φs15.2-6型；中梁预应力钢束N1～N4为φs15.2-5型，N2～N4为φs15.2-6型。通过钢接板梁法，分别计算出第10～15孔边梁和中梁的横向分布系数，其中中梁取最不利片梁的横向分布系数，具体参数如表2所示。

表2 第10～15孔桥梁基本参数

通用图中边梁横向分布系数为0.65，采用6666钢束配置；中梁横向分布系数为0.62，采用5666钢束配置。该匝道桥采用的原则为，横向分布系数为0.49～0.6的采用5566设置，0.6～0.7的采用5666设置，大于0.7的采用6666设置。第14孔中梁横向分布系数为0.733，但钢束配置为5666，是考虑到与13、15孔中梁钢束根数一致。

2 计算过程

采用Midas Civil分别建立边梁和中梁的梁单元模型，主梁按A类预应力混凝土构件设计。中梁有限元计算模型如图1所示。

图1 中梁有限元计算模型

作用在小箱梁上的恒载包括自重（考虑湿接缝宽度），二期恒载为桥面铺装、护栏重。预应力筋采用抗拉强度标准值为1860MPa、公称直径为15.2mm的低松弛高强度钢绞线，考虑混凝土收缩、徐变。该模型考虑系统整体升降温作用，其中整体升温25℃，整体降温15℃；模型还需考虑温度梯度作用，以及考虑5mm的支座不均匀沉降。

3 计算结果

通过计算提取每孔模型的内力、支反力、挠度，以及持久状况正常使用极限状态验算结果，计算结果如表3、表4所示。由表3、表4可知，第12～15孔计算结果均满足规范要求。第14、第15孔横向分布系数最大，按通用图钢束配置仍能满足要求，说明通用图预应力钢束配置比较保守。第10～12孔预应力钢束数相同，只是截面宽度不同，此次只计算了横向分布系数较大的第12孔，第10、第11孔可以参考表3、表4中第12孔的数据。

表4 持久状况正常使用极限状态验算结果表 单位：MPa

4 结论

（1）由表1和表2中第11～13孔数据可得，湿接缝宽度相等时，梁片数越多，横向分布系数越小；由表1和表2中第14～15孔数据可得，梁片数相等时，湿接缝宽度越大，横向分布系数越大。

（2）通过对该桥不同横向分布系数配置不同钢束进行计算，计算结果均满足规范要求。

（3）该项目的通用图预应力钢束配置比较保守，第14、第15孔横向分布系数大于通用图横向分布系数，同样的配置钢束根数仍然满足规范。

（4）对于变宽小箱梁桥不能单纯套用通用图预应力配束，需根据横向分布系数通过计算合理配束，这样既避免预应力资源的浪费，又避免配束计算不满足规范。该桥根据横向分布系数阶梯配置钢束根数，有效地避免了资源的浪费。