城市中等跨度连续箱梁桥设计总结

2022-09-11

城市桥梁设计中, 除了要遵循安全、适用、经济、美观等桥梁设计基本原则外, 同时还要兼顾城市的建设规划和城市交通的未来发展, 在功能上既要满足基本的交通要求和道路规划要求, 在桥型总体布局上还要考虑周边建筑物、用地条件及地下管线对桥梁布局的制约。因此, 20~50米范围内的中等跨度连续梁桥, 因其布局灵活, 经济适用、行车舒适等特点, 在城市桥梁设计中被广泛采用。本文以现行设计及施工规范、标准为主要依据, 并融合吸纳了多家国内大型设计院的桥梁设计经验和成果, 对应用较广泛的50米以下中等跨度连续箱梁桥设计中一些成果进行了归纳梳理, 以期能够抛砖引玉, 与同行分享交流技术经验, 共同进步。

1 结构特点

与简支梁相比, 中等跨度连续梁桥在恒载及活载作用下, 支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的效应, 使梁体内力状态相对比较均匀合理, 因而梁高较简支梁要低, 由此增加了桥下净空, 提高了桥下通透性并降低了建筑体量的压抑感, 同时连续梁还有整体刚度大, 行车舒适性好等优点。

2 设计指标经验总结

见表2.1~表2.4

3 构造尺寸拟定要点

(1) 根据道路总平面、地形条件、周围环境、并结合第2节表2.1~2.4中的“适用跨径一般值”及考虑各方单位意见, 初步拟定桥型及具体的跨径组合方案;

(2) 根据道路横断面布置、道路平面边线布置并结合桥面布置自身特点, 初步拟定桥面总宽及桥面布置方案;

(3) 根据拟定的桥面布置方案, 计算二期恒载纵向每延米集度 (KN/m) ;

(4) 结合第2节表2.1~2.4中的“梁高与跨径一般比值 (高跨比) ”, 拟定梁体的梁高h;

(5) 结合第2节表2.1~2.4中混凝土箱梁“顶板、底板、腹板厚”等指标, 初步拟定等截面箱梁方案的构造尺寸;

(6) 结合第2节表2.1~2.4中钢箱梁“顶板、底板、腹板厚度”、“箱梁悬臂长”、顶、底板纵向加劲肋“等指标并结合规范对细部构造的要求, 初步拟定钢箱梁方案的支点处横断面尺寸及跨中处的横断面尺寸。

(7) 结合第2节表2.1~2.4中“常规梁桥面每平米裸梁重量”、“常规梁桥面活载与恒载比例参考值”并结合二期恒载手算支点处弯矩、剪力及跨中处弯矩。并根据手算弯矩及剪力值, 初步调整钢箱梁的支点及跨中处横截面尺寸 (主要调整对象为顶、底板厚度及腹板厚度) ;

(8) 结合第2节表2.1~2.4中的钢箱梁“悬臂横肋支点梁高”、“悬臂横肋纵向间距”、“箱梁横向加劲肋纵向间距”、“横向加劲板厚度”等指标, 初步拟定钢箱梁方案纵剖面构造尺寸;

(9) 结合第2节表2.1~2.4中钢箱梁“端横隔梁隔板间距”、“中横隔梁隔板间距”、“横隔板厚度”等指标, 初步拟定钢箱梁横隔梁构造尺寸;

(10) 根据道路纵断面设计并结合地形环境情况, 确定承台顶高程位置 (一般地面以下0.5米) , 初步拟定桥墩高度H;

(11) 结合第2节表2.1~2.4中“桥墩厚度与桥墩高度比值参考”、“恒载下桥墩压应力控制”, 并结合箱梁横断面方案协调影响, 初步拟定桥墩方案及具体的构造尺寸;

(12) 结合第2节表2.1~2.4中“桥面每平米裸梁平均重量”、“桥面活载与恒载比例参考值”并汇集二期恒载集度及桥墩自重, 可初步估算出主墩墩底的关键性竖向力合计值, 拟定出桩基础的构造方案;

4 结构验算的主要内容

(1) 混凝土箱梁主要验算内容如下表

见表5.1

(2) 钢箱梁纵向计算主要验算内容为梁体竖向、横向挠度、主梁整体与局部板件的弯曲正应力、腹板剪应力、扭转剪切应力和正交异性钢桥面板的正应力及各构件的应力幅 (疲劳) 。

(3) 正交异性钢桥面板应力分析一般分为三个体系:

(1) 第一体系分析:主梁体系, 由顶板和纵向加劲肋组成主梁的上翼缘, 参与主梁的共同受力;

(2) 第二体系分析:桥面体系, 由纵向加劲肋、顶板及横隔梁组合的结构, 顶板被视为纵向加劲肋和横隔梁上翼缘的一部分。该体系主要把桥面上的荷载传递到主梁和刚度较大的横隔梁上;

(3) 第三体系分析:盖板体系, 被视作支承在纵向加劲肋和横隔梁上的各向同性连续板, 直接承受车轮局部荷载;

(4) 正交异性钢桥面板的应力分析结果通常采用三种体系的应力计算结果进行叠加处理。在工程实际应用中, 正交异性钢桥面板应力的叠加结果往往选择不考虑第三体系计算结果的影响。

5 结束语

市政桥梁设计是一项重要的、繁重的工作, 说它重要, 是因为它关系到桥梁结构的安全性和适用性, 并在较大程度上关系到城市交通动脉的经济和合理性。说它繁重, 是因为桥式方案构思、结构分析计算和设计制图工作费时费力, 还有相当的法律责任。笔者根据多年的桥梁设计经验及在日常工作中搜集整理的技术资料, 对中等跨度梁式桥的设计经验及关键技术进行了粗略梳理和总结, 以期与同行互动交流, 彼此提高。鉴于个人能力和水平有限, 文中有些观点和结论难免管中窥豹、以偏概全, 还请各位同行不吝赐教, 批评指正。

摘要：城市桥梁设计中, 2050米范围内的中等跨度连续梁桥, 因其布局灵活, 经济适用、行车舒适等特点, 在城市桥梁设计中被广泛采用。本文以现行设计及施工规范、标准为主要依据, 并融合吸纳了多家国内大型设计院的桥梁设计经验和成果, 对应用较广泛的50米以下中等跨度的普通钢筋混凝土连续箱梁、预应力混凝土连续箱梁、顶推连续梁、钢箱连续梁桥等设计关键指标进行了统计梳理, 并就构造尺寸拟定、结构计算内容要求等进行了详细的阐述, 对提高桥梁设计工作效率、桥梁设计者的技术水平具有一定的指导意义。

关键词：中等跨度连续箱梁桥,主要设计指标总结,结构尺寸拟定,结构计算内容