摘要：立交桥分叉处桥型选择和桥跨布置是立交桥梁设计的难点。本文结合工程实例，将简支多箱单室钢混组合梁用于立交桥分叉段，充分利用钢混组合梁的优势，在结构受力、美观以及施工便利性等方面均取得令人满意的结果。
关键词：立交桥，分叉段，钢混组合梁
引言
立交桥分叉处的主梁宽度变化剧烈，导致主梁的纵横向受力非常复杂。多数情况下，立交分叉段还具有平面线型复杂、桥墩位置受限等情况，使得桥型的选择和桥跨的布置极为困难。若采用现浇混凝土箱梁，箱室的划分、空间模型的建立、计算结果的复核均非常困难，且当无满堂支架施工条件时不适用；若采用整体钢箱梁，需纵、横向切割运输并现场拼接、焊接，因切割、运输过程中顶（底）板存在翘曲变形，导致顶底板在拼接时出现竖向错位、焊接质量没保障等风险。采用多箱单室钢混组合梁，单体钢箱可灵活布置并尽量吻合轮迹线，从而使主梁以纵向受力为主，受力明确，计算及建模简单；且单体钢箱宽度适中，仅需纵向分段运输、现场吊装并用高强螺栓连接，主梁整齐、美观，施工方便、快捷。本文以深圳某立交分叉段桥梁为实例，采用四箱单室钢混组合梁，充分发挥钢混组合梁的优势，在结构受力、美观以及施工便利性等方面均取得令人满意的结果。
1． 工程实例
深圳某立交主线桥标准宽度为16m，匝道桥标准宽度10.5m，分叉处桥下为双向六车道城市主干道，且中央分隔带较窄，无立墩空间。分叉处最大宽度26.535m。考虑到分叉处桥宽变化急剧，综合各方面条件，在分叉处布置45m单跨简支梁。主梁采用四箱单室钢混组合梁，梁宽17.53~26.535m，通过钢箱宽度和箱间宽度的渐变形成桥宽渐变。钢箱最小宽度为2.01m，最大宽度为4m。箱间最小宽度为1.3m，最大宽度为2.599m。钢箱腹板布置尽量接近轮迹线。主梁平面布置如图1所示。
图1 主梁平面布置（单位：m）
主梁名义梁高2m，采用C50无收缩混凝土和Q345C钢材。混凝土桥面板在腹板中线处的厚度为0.45m，在钢箱中线处的厚度为0.3m，在悬臂端部处的厚度为0.2m。钢箱翼缘板厚度为25mm；腹板厚度为16mm；梁端
底板厚度为20mm，跨中底板厚度为36mm。混凝土板与钢箱翼板间采用剪力钉相连。本文采用空间有限元程序Midas Civil进行计算，将桥面板在横桥向对应4条钢箱切开，分别将钢箱、桥面板，箱间横梁模拟为梁单元建立梁格模型，桥面板与钢箱的对应节点间采用刚性弹性连接，模型如图2所示。
图2 有限元模型图
2． 计算结果
钢混组合梁应验算承载能力、疲劳、混凝土施工阶段正应力、混凝土裂缝以及主梁挠度。钢箱在承载能力极限状态下的最大应力为213MPa，满足容许值270MPa的要求，如图3所示。在疲劳模型I作用下，钢箱的最大应力为50.7MPa，满足容许值73/1.35=54.1MPa的要求（疲劳细节类别为100）。混凝土桥面板在承载能力极限状态下的最大应力为20.9MPa，满足容许值22.4MPa的要求，如图4所示。各施工阶段混凝土的正应力以及频遇组合下混凝土的裂缝宽度均满足规范要求。在车道荷载作用下，主梁最大挠度为73mm，满足容许值L/500=45/500*1000=90mm（L为跨径）的要求。
图4 混凝土板在承载能力极限状态下的应力包络图
3 总结
从本文案例的计算结果可以看出，在分叉处采用简支多箱单室钢混组合梁，主梁以纵向受力为主，计算简便；钢箱布置灵活，对桥宽变化的适用性强；充分发挥了混凝土受压和钢材受拉的性能；跨越能力强，桥下视野好；分段运输、吊装、拼接时间短、难度小，对桥下道路交通影响小；主梁外观整齐、优美，景观效果好。综上，在设计立交桥分叉段时，可优先采用多箱单室钢混组合梁。
论文作者:许江林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/17
标签：组合论文; 宽度论文; 混凝土论文; 桥面论文; 厚度论文; 立交桥论文; 腹板论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;