2024年4月28日发(作者：k312次列车时刻表最新)

２０１１年第Ｏ７期　

总第１５７期　

福　建　建　筑　

Ｎ０Ｏ７・２０１１　

Ｆｕｉｉａｎ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　

Ｖ０ｌ・１５７　

大跨径连续刚构箱梁桥横向分析　

郑为明　

（福建省交通规划设计院

摘

福建福州　３５０００４）　

要：横向分析是大跨径连续刚构桥梁结构设计的一个重要环节，通过箱梁的横向分析计算，可判断整个桥跨范围内箱梁薄弱　

断面，采取必要的技术措施，以确保每个断面在荷载作用下横向的安全性。本文通过介绍大跨径连续刚构桥的横向计算及分析结　

果，从而为设计人员进行箱梁横向配筋计算提供参考。　

关键词：连续刚构桥

中图分类号：Ｕ４４　

箱梁横向分析计算荷载　

文章编号：１００４－－６１３５（２０１１）０７一Ｏ０９６一Ｏ３　文献标识码：Ａ　

Ｌａｔｅｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　Ｌａｒｇｅ－－ｓｐａｎ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｂｏｘ－－ｇｉｒｄｅｒ　Ｒｉｇｉｄ－－ｆｒａｍｅ　Ｂｒｉｄｇｅ　

Ｚｈｅｎｇ　Ｗｅｉｍｉｎｇ　

（Ｆｕｊｉａｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００４）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｔｅｒａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　１ａｒｇｅ—ｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｒｉｇｉｄ　ｆｒａｍｅ　ｂｒｉｄｇｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　

ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｕｎｄｅｒ　ｌｏａｄｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｓｓｕｒｅｄ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｗｅａｋ　ｓｐｏｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　ｊｕｄｇｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｌａｔｅｒａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　

ｏｆ　ｂｏｘ－－ｇｉｒｄｅｒ，ａｎｄ　ｔｈｕｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｔａｋｅｎ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｔｈｅ　ｄａｎｇｅｒｏｕｓ　ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｔ—　

ｅｒａｌ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ａ　ｌａｒｇｅ－－ｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｒｉｇｉｄ　ｆｒａｍｅ　ｂｒｉｄｇｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｄａｔａ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｉｎｃｌｕｄ—　

ｅｄ．Ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ　ｐｏｉｎｔｓ　ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｆｉｅｌｄ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｒｉｇｉｄ　ｆｒａｍｅ　ｂｒｉｄｇｅ　Ｂ０ｘ—ｇｉｒｄｅｒ　Ｌａｔｅｒａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　Ａｓｓｕｍｅｄ　ｌｏａｄ　

预应力混凝土连续刚构桥在进行纵向计算时是将结构简　

系，可将弹性支承简化为刚性支承。将结构进行单元离散，结　

构离散图见图１。　

ａ１　ａ２　

化为单个纵梁进行平面杆系有限元计算，其横向仅考虑横向分　

布系数的作用，没有进行横向计算。因此，无法精确分析箱梁　

截面的横向受力状态，也无法进行配筋设计。为了进一步了解　

Ｉ塑Ｉ　

．　３２７　５

Ｉ　

ｑ１　啦　ｑ３　ｑ４　

厂——　丽———Ｔ—　面——ｒ——１面—］　

Ｉ旯一：Ｉ拍时ｔ　

工ｊＬ二：辟中●心幸１Ｉ　

箱梁的横向受力状态并进行合理配筋，有必要进行箱梁的横向　

分析　。　

ｒ－——１船———ｒ—１Ⅵ——厂——１葡——－１—　—　—　　

ｑ２　ｑ４　ｑ５　ｑ６　

：辟十对料ｔ　■Ｔ目’　■　

ｌ工程概况及设计参数　

本文以某高速公路上的一座（６０＋１１０＋６０）ｍ预应力混凝　

土连续刚构桥为工程背景，该桥上部结构采用单箱单室箱梁，　

Ｉ　日：ｌ１『ｔｔ２一年　

Ｉ舡：ｌ■＿ｔ３Ｉ｝　

箱梁顶面宽１２．７５ｍ，箱底宽６．７５ｍ。箱梁断面中心处梁高　

２．８ｍ。主梁采用Ｃ５５混凝土，混凝土容重２６ｋＮ／ｍ￣，Ｃ５５混凝土　

弹性模量为３．５５×１０４ＭＰａ，混凝土抗压强度标准值３５．５ＭＰａ，混　

≈Ｊ　

①ｌ　３　．　５　６　７　８　９　Ｉ口１１　１２＂　１．　１６　１７　Ｉ８１９２。２】∞∞　

凝土抗压强度设计值２４．４ＭＰａ，线膨胀系数ａ一１×１０一，混凝土　

材料的收缩徐变特性全部按照规范ｌ２　］规定取值。　

生　夕　

寮ｌ　２７　墨　

盘＋　Ｉ　

ｌ∞ｌ。Ｉｆ。ｌ。Ｉ。　。Ｊ圆Ｉ∞Ｉ∞ＪｏｇＩ　

盎　！　

器　

２结构分析模型　

截取ｌｍ长度的跨中箱梁梁段，采用同济大学“桥梁博士　

计算程序（ＤＢ３．１）》，建立框架结构模型进行计算分析　］。由　

于该梁段的竖向支承由相邻的腹板剪切提供，因此，其边界条　

件假定为两腹板中心处的弹性简支，由于简支结构为静定体　

固１横向计算结构离散图｛单位：ｃ埘）　

３计算荷载　

箱梁横向分析主要考虑以下几种荷载：　

（１）箱梁梁段自重和桥面系自重及钢束径向力　

桥面铺装重一２４×０．１×１＋２５×０．０６×１—３．９ｋＮ／ｍ　

底板的单根钢束径向力一１３９×１０　×１９×１３９５×１０。÷　

３９０—９．４５ｋＮ　

作者简介：郑为明，男，１９８０年７月出生，工程师，路桥专业　

桥梁与隧道工程专业，硕士。　

收稿日期：２Ｏ１１一Ｏ４—１８　

（２）汽车撞击力：　

２０１１年Ｏ７期总第１５７期　郑为明・大跨径连续刚构箱梁桥横向分析　・９７・　

加强型撞击弯矩（验算护栏脚下位置）：　

Ｍ一５５２．６×（０．８７＋０．１６）／ｒ５．７６＋２×（０．８７＋０．１６）］　

一７２．７９　ｋＮ・ｍ　

（３）公路一Ｉ级车辆荷载　

将公路一Ｉ级车辆轮重按照规范规定的分布长度计算出　

ｌｍ长度内的荷载值，将换算荷载分别以使各控制点出现最不　

利内力为原则进行横向布置，共设五种活载工况进行计算Ｉ　

（已计入汽车的冲击系数１．３），其横向布置见图２～图５，车辆　

荷载集度计算结果见表１。　

ｑｌ　ｑ２　

厂］　

ｌｎｎ　ｌ　１Ｒ０　Ｉ　９９５　

兰旦————————————————————一　

５６５　　ｌ５５　Ｉ　３００　

一一　

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士由卜—一广广　１厂＿ｒ　—生　＿——　一　——　

ＬＬ＿１　葛ｎ　茧　　

幢｝Ｉ—一１∈＃　一　一＿—　——　一　—＿　—－　

嚣　

一一一　　

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｝　…　墅　

图２工况一车辆荷载分布宽度　

ｑ１　ｑ２　ｑ３　ｑ４　

ｌ　ｌ　ｌ　Ｉ　

Ｉ　３２７　５　ｌ　１８。　ｌ　１３０　ｉ　１８０　Ｉ　４５７　５　

　Ｉ１２７５　５　

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建　

７

图３工况二车辆荷载分布宽度　

工况一：公路一Ｉ级车辆荷载悬臂偏心布载　

工况二：公路一Ｉ级车辆荷载跨中偏心布载（一车轮居中）　

工况三：公路一Ｉ级车辆荷载跨中对称布载　

工况四：公路一Ｉ级车辆荷载满载（从悬臂开始布３辆车）　

卫　—————————一　

５６５　　ｌ５５　

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图　工况三车辆荷载分布宽度　

ｑ１　ｑ２　ｑ３　ｑ４　ｑ５　ｑ６　

／　譬　

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　一

　

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图　工况四（五）车辆荷载分布宽度　

工况五：公路一Ｉ级车辆荷载满载（从悬臂开始布辆车）　

表　各工况车辆荷载集度计算（单位：　）　

工况　ｑ１　ｑ２　ｑ３　ｑ４　ｑ５　ｑ６　

工况一　３４．５９　５２．３９　＊　＊　＊　＊　

工况二　．　．　．１　４２．８２　＊　＊　

工况三　５５．９９　３２．９１　３２．９ｌ　５５．９９　＊　

三　凹！互　：　！　：　！　：　：！　：！　：　

（４）温度力　

温度力荷载主要考虑以下几种情况：（ａ）体系均匀升温　

２５℃，体系均匀降温２０℃；（ｂ）箱内外温差　，箱外比箱内温　

度高　；（ｃ）箱内外温差　，箱外比箱内温度低　；（ｄ）顶板　

升温　。　

施工工况分个阶段计算：第一阶段为结构自重，第二阶　

段为桥面铺装、护栏等二期恒载；第三阶段为收缩、徐变，按　

计。　

内力计算结果　

限于篇幅，本文仅取几个控制截面的单项内力及组合内力　

结果进行分析，验算顶板跨中下缘（　＃节点）、底板跨中下缘　

＃节点）、顶板支点（７＃节点）、底板支点（　＃节点）以及悬　

２０１１年Ｏ７期总第１５７期　郑为明・大跨径连续刚构箱粱桥横向分析　。９８。　

顶板跨中　１３　３．９　—０．６　－０．２　１９．８　＊　２８．４　＊　

底板跨中　

顶板支点　

３５　

７　

３８．１　

—５Ｏ．５　

一Ｏ．５　

—０．５　

０．１　

－０．２　

Ｏ．９　

—１３６．６　

３Ｏ．３　

－２８．６　

＊　

＊　

＊　

＊　

底板支点　

悬臂端部　

６１　

２　

—６３．４　

—２．５　

—０．５　

０．０　

０．１　

０．０　

～１０．１　

０．０　

＊　

０．０　

一３Ｏ．３　

０．０　

＊　

０．０　

注：表中温度力取各工况最不利值。　

表３组合内力（单位：ｋＮ・Ｉｌ＿ｌ）　

（２）裂缝验算　

根据规范６．４．３，矩形截面钢筋混凝土受弯构件最大裂缝　

宽度　可按下列公式计算：　

一

ＣＩＣｚＣ３蚤（　

＾Ｊ一＾　

）（ＨⅡｎ）　（３）　

（４）ｆＤ一—　≥　ｂｈ　

ｏ一（６ｆ－－

Ｌ一　

ｂ）ｈ，　

本文的各控制截面均按每延米均布１Ｏ根　２Ｏ钢筋进行　

５配筋及裂缝计算　

（１）配筋计算　

根据表３计算出来的组合内力设计值，即可按《公路钢筋　

混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（以下简称规范）进行箱　

梁的配筋计算。根据规范，矩形截面或翼缘位于受拉边的Ｔ　

形截面受弯构件，其正截面抗弯承载力计算应符合下列规定：　

验算，根据公式（３）、（４）可求得各控制截面的裂缝宽度值见表　

４，通过上表可知，裂缝计算结果均能满足规范要求。　

６结论　

（１）箱梁横向计算需考虑底板预应力钢束径向力的不利影　

响，其作用将引起箱梁底板内部竖向受拉，并产生横向弯矩。　

（２）本文箱内外温差按８￣Ｃ考虑，箱内外温差对结构影响　

较大，温度效应甚至超过了活载引起的效应。　

ｙ。　≤　ｂｘ（　一÷）＋厂　Ａ　（　ｏ－－ａ　）＋（厂　一　加）　

Ａ　（　一ｎ　。）　（１）　

Ａ　＋（　赴ｉ　ｍＯ－　∞）Ａ　ｐ　（２）　

（３）从表２可看出，各控制截面收缩、徐变产生的荷载效应　

占总的荷载效应的比重较小。　

混凝土受压区高度ｚ应按下式计算：　

ｄＡ　ｓ＋　砸Ａ　ｐ—　ｂｘ＋　

（４）根据求出的内力组合值，便可方便的进行箱梁的配筋　

及裂缝计算，为箱梁的横向配筋提供依据。　

根据上式计算出来的受压区高度还应符合　≤　。的要　

求，其中岛可根据规范表５．２．１相对界限受压区高度岛查得，　

按表５．２．１可知Ｃ５５混凝土、钢筋种类ＨＲＢ３３５对应的相对　

界限受压区高度岛：０．５４。　

由以上公式可求得各控制截面的配筋结果，如下表：　

表４配筋计算及裂缝验算　

位置　节点号

位置　节点号　薪　磊累　Ｈ所需要的钢的　延米ＲＢ３选３５　钢　，工　

钢筋直径　筋根数　筋直径及根数　”　“　

Ｈ

ＲＢ３

３５

选用的

参考文献　

Ｅ１Ｅ杨智，李捷．箱梁桥的横向计算［Ｊ］．青海交通科技．　

２００６（３）：２７—２９．　

［２］ＪＴＧＤ６００－－２００４，公路桥涵设计通用规范（２００４年版）　

［Ｓ］．　

［－３］ＪＴＧＤ６２－－２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵　

设计规范（２００４年版）Ｅｓ］．　

Ｅ４］鲍卫刚，周泳涛等．预应力混凝土梁式桥梁设计施工技　

术指南［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００９．　

［５］张继尧，王昌将．悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥　

［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４．