变截面预应力混凝土连续箱梁桥的横梁设计

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发布时间：2021-09-06

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变截面预应力混凝土连续箱梁桥的横梁设计
周海霞
(南通景成交通规划设计咨询有限公司，江苏南通226500)
摘要：该文对变截面预应力混凝土连续箱梁桥的横梁构造、计算模型，以及配筋设计，结合具体工程实例进行了分析。
关键词：变截面预应力混凝土连续箱梁；横梁；构造；模型；配筋
中图分类号：U448．21+5 文献标识码：B 文章编号：l009—7716(2012)03—0064—03
0 前言
随着内河航道等级不断提升，跨越航道的桥
梁跨径也随之增大。变截面预应力混凝土连续箱
梁桥以其施工工艺成熟、结构整体性能好、后期养
护方便，在跨越V一Ⅲ级航道中得到广泛的应用。
变截面预应力混凝土连续箱梁桥的计算主要
包含纵桥向和横桥向计算两方面。对于纵桥向，以
及横向桥面板的计算，在《公路钢筋混凝土及预应
力混凝土桥涵设计规范》(以下简称桥规)中均有
明确的规定，上部构造建模型时计算截面、单元划
分、恒载，以及活载的加载都比较明确，对于一般
的正交直线桥梁采用平面杆系计算软件即可满足
设计要求。而横梁的计算，目前规范中未做明确的
规定，本文主要谈谈对变截面预应力混凝土连续
箱梁桥横梁的一些设计体会。
1 横梁的构造
由于箱形截面具有很大的抗扭刚度和横向弯
曲刚度，因此荷载可以比较均匀地被传递，但当传
递腹板间的垂直剪力时，相对较薄的顶板和底板
会挠曲变形，荷载不能如整体的板式截面那样分
布至全宽上。通过设置横梁可以减少这种因扭转
而产生的变形。但由于过多地设置横梁施工比较
麻烦，并且会引起局部刚度过大，应力集中，故一
般直线桥梁仅考虑在支点处设置，以传递腹板的
垂直剪力到支座外。其主要承受桥梁上部整体结
构传递至支点处的恒载和汽车活载反力。
一般桥梁在支点处通常设置矩形截面的横
梁，宽度在1．5—3．0 m之间；也有部分桥梁在中支
点处设置双横梁,HP顺桥向上在支座上部形成一箱
形截面。设置双横梁，可以增大其抗弯刚度，但在
构造上却相对比较复杂，不利于施工质量的控制。
收稿日期：加l2-0l-03
作者简介：周海霞(1978一)，女，江苏南通人，工程师。从事道
路桥梁工程设计工作。
一般50 90 m跨径左右的连续箱梁设置单一横
梁即能满足受力要求，设计应尽量考虑在满足构
件受力的前提下，选择有利于施工的截面形式。
2 横梁的计算模型
变截面预应力混凝土连续箱梁桥一般采用桥
梁博士平面杆系进行计算，横梁的计算模型主要
是横梁计算宽度的采用和荷载的模拟。
2．1横梁的计算宽度
毫无疑问，横梁两侧的翼缘在横梁受力上是提
供抗力的，但是其有效宽度桥规并没有做出明确
的规定，而对T梁有效翼缘宽度和箱梁上、下翼缘
的有效宽度的规定并不适合横梁的计算。通过空
间有限元的分析，可以确定横梁的受力状态，以及
翼缘参与受力的有效宽度，但对于工程设计不可
能每个横梁都进行空间有限元进行分析，可利用
平面杆系进行简化计算。计算宽度横梁一般采用
矩形截面或取工字形截面。
采用简化的平面模型进行计算，同结构的实际
受力状态存在一定的差别，如不考虑翼缘提供的
抗力，采用矩形简化截面进行分析，横梁上、下缘
产生的应力状态肯定比实际状态要大。并且中横
梁相对于端横梁来说，偏差较大，这是因为端横梁
只有一侧翼缘参与作用，而中横梁有两侧翼缘参
与作用。对于钢筋混凝土横梁，可以偏保守地取矩
形截面，有利于裂缝的控制。但是对于设置预应力
的横梁，过于保守，过大的预应力会使上缘产生过
大的拉应力，应适当考虑翼缘的宽度，取工字形截
面，翼缘的有效宽度根据经验可取6倍的顶板厚
度。
2．2 荷载的分布
箱梁的荷载主要是通过腹板来传递的，腹板承
受了大部分的剪力，采用平面杆系简化计算一般
采用以下3种方法：(1)箱梁的所有剪力都是通过
腹板传递到横梁上的，忽略上、下底板的作用，即
腹板剪力法，荷载全部以集中力的形式作用于腹