多支点预应力混凝土横梁的设计与分析.pdf

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1、第4期(总第154期)2011年8月中国彳盛z张CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．4(SerialNo．154)Aug．2011DOI：10．3969／j．i88n．1004—4655．2011．04．006多支点预应力混凝土横梁的设计与分析周晓君(上海市城市建设设计研究总院，上海200125)摘要：城市高架道路和立交工程中常见的门式墩，通常在墩顶设置多支点横梁。结合上海中环线浦东段(上中路越江隧道一申江路)工程，介绍了不同支点数和不同横向跨径的横梁在不同布载形式的作用下，计算结果的

2、归类比较，同时分析了多支点预应力混凝土横梁的受力性能和特点，可以为该类结构的优化设计提供借鉴。关键词：多支点；门式墩；预应力混凝土横梁；设计中图分类号：U448．28文献标识码：A文章编号：1004—4655(2011)04-0012—021工程概况中环线是上海城市快速路网“三环十射”的组成部分，是集散市区交通的1条重要的全封闭环行快速路。它具有分流内环线、引流部分外环线交通流量，减轻中心城区路网的交通压力，均衡路网流量的重要功能。中环线浦东段(上中路越江隧道一申江路)起自上中路越江隧道浦东接地点，走向基

3、本沿规划华夏西路、华夏中路，一直向东至申江路，全长15．55km，已于2010年通车。中环线浦东段主线高架沿线多处设置平行式匝道和立交匝道。在匝道的加减速车道路段，桥梁断面根据道路设计要求加宽，桥墩结合地面车道布置，横桥向形成门式结构。全线共计三立柱门式墩22个，四立柱门式墩35个，墩顶相应设置三支点、四支点预应力混凝土横梁共计114根。2主要技术标准高架设计荷载为城一B级，设计行车速度为80km／h。主线高架标准段桥宽为30．5m(双向8车道)，横向布置为：0．5m(防撞护栏)+14．5m(机动车道)+

4、0．5m(中央分隔带)+14．5m(机动车道)+O．5m(防撞护栏)。抗震标准：地震动峰值加速度0．19(地震基本烈度7度)，抗震设防类别为B类。3门式墩多支点横梁设计主线加减速车道段桥梁宽度由30．5m(接主线等宽箱梁)一50．5m(接主线与匝道箱梁分叉口)。纵向收稿日期：201l一03—23作者简介：周晓君(1983一)，女，本科，学士学位，助理工程师，毕业于同济大学桥梁工程系，从事市政工程桥梁设计工作。12一般采用简支+桥面连续的单箱多室大箱梁结构，标准跨径35m，箱梁结构高度统一采用2．8rn，横

5、断面上根据桥梁宽度分别采用6～12个箱室。箱梁设墩顶横梁，根据需要布置成三支点、四支点结构形式。3．1横梁构造横梁在跨中侧自下往上呈10。倾角，横梁厚度一般为1．223一1．527m，横梁上不设人孔。横梁在超出桥面防撞墙外侧部分顶面采用平坡。混凝土等级为C50。横梁横断面见图l。图1横梁横断面示意图选取典型的四立柱门式墩为例，门式墩横向4个立柱的中心间距为17．5m+8．0m+17．5m，墩顶设置球型钢支座，相应上部横梁横向跨径为17．5m+8．0m+17．5rn(见图2)。图2横梁横向跨径示意图由于横向

6、跨径较大，因此设置4排预应力钢束，钢束均采用12股的毋。15．20高强度低松弛钢绞线(标准强度中国彳放2农周晓君：多支点预应力混凝土横梁的设计与分析2011年第4期1860MPa)，共计11束1狮515．20钢绞线；采用塑料波纹管，真空压浆工艺。横梁预应力钢束布置见图3。l道路设计中心线t一——45t600一⋯一————————．——_o。『I∞支座中心线f、!支座中心线l—J--i7500一j8地[二12500]图3横梁预应力钢束布置图3．2计算模型横梁静力分析采用《桥梁博士》计算软件，将横梁简化为2个

7、单元进行分析。由于端横梁体量较大，因此忽略了顶、底板作为翼缘的作用，对中横梁采用倒梯形截面建模。3．3结果分析根据箱梁的整体分析，受力主要路径是通过腹板将纵向荷载传递给横梁，再通过横梁传递到支座。采用3种不同布载形式来模拟纵向力传递于横梁的效果，从而确定最不利工况，以求分析结果更精确。布载形式一：以均布荷载形式在桥面全宽范围内布置[见图4a)]；布载形式二：以均布荷载形式在桥面扣除箱梁挑臂实心段的范围内布置[见图4b)]；布载形式三：梯形分布荷载的形式，即箱梁挑臂及边箱范围采用三角形分布荷载，在直线段箱室

8、范围内布置均布荷载[见图4c)]。a1布载形式一”布载形式二c)布载形式三图4横梁布载形式示意图将纵向结构计算得到的荷载，按施工阶段分别以上述3种形式作用于横梁单元上，取最不利工况。运营阶段，按成桥状态下恒载、活载、收缩徐变、预应力和支座沉降等荷载工况，根据规范进行组合计算，验算各截面的位移应力，与规范值进行比较。通过计算，横梁在使用阶段上、下缘最大正应力包络图和短期效应作用下的上、下缘应力包络图如图5、图6所示。可以看出，正