摘要：结合某市政高架桥工程实例，建立斜腹板宽箱梁的横向框架模型计算分析，并与规范理论计算公式进行对比，为今后的桥梁设计提供一些参考。
关键词：斜腹板；宽箱梁；横向框架
0引言
随着城市交通的迅速发展，在城市中新建的高架桥越来越多。为了满足不断增长的交通需求，新建的城市高架桥多采用双向6车道或双向8车道。预应力混凝土连续箱梁广泛应用于城市高架桥，箱梁横桥向受力直接决定箱梁顶、底板的厚度与横向配筋情况。本文根据某城市市政高架桥一联3x40m跨预应力混凝土连续箱梁，建立横向框架模型计算分析。
1工程概况
本联高架桥桥跨布置为3X40m，单幅桥宽20m。上部结构主梁采用等高度单箱三室预应力混凝土连续箱梁，按部分预应力A类构件设计，采用C50混凝土支架现浇施工。主梁梁高采用2.2m；箱梁跨中顶板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚0.45m，箱梁支点处顶板加厚至0.45m，底板加厚至0.42m，腹板加厚至0.8m。
2计算分析
2.1横向框架计算模型
横向框架模型采用桥梁博士V3.6.0版本进行建模计算。模型采用杆系单元，沿箱梁纵桥向选取单位长度，汽车荷载在结构横向上动态加载。在箱梁腹板中轴线处设置竖向弹性支撑与侧向约束，可将弹性支承近似为刚性支承，框架模型单元划分如下图所示。
图表1结构计算模型图
2.2计算参数
（1）道路等级：城市快速路。
（2）设计荷载：城-A级；设计安全等级：一级，结构的重要性系数：1.1。
（3）二期恒载：桥面铺装按10cm厚沥青铺装层考虑，荷载取值为2.4kN/m2；单侧防撞护栏荷载取值为13kN/m，单侧声屏障荷载取值5kN/m，单侧花槽荷载取值1kN/m，计算时考虑双侧设置防撞护栏及声屏障。
（4）均匀温差：整体升温26度，整体降温27度。
（5）非均匀温差：按规范，竖向日照正温差T1=+14℃，T2=5.5℃；竖向日照反温差T1=-7.0℃，T2=-2.75℃。
2.3桥面板汽车荷载分布宽度
汽车荷载的横向分析，通常将活载简化为平面荷载，在横桥向按照最不利情况进行分布，加载的原理与纵桥向影响线加载原理一致。
作用在桥面上的车轮压力，根据《混规》[1]4.2.3条规定，按照单向板计算汽车荷载分布宽度。等效荷载= ×l×b，式中，l为板的计算跨径，a、b为车轮荷载分布宽度。
图表4桥面板荷载横向分布宽度a变化图（单位：m）
式中，a1、b1-垂直于板跨和平行于板跨方向车轮着地尺寸，h为铺装层厚度，t-板的跨中厚度，d-多个车轮时外轮之间的中距。
横向框架计算采用桥梁博士的折线横向分布系数功能来实现。车轮作用在桥面板上不同位置时，顺桥向参与受力的有效宽度是不同的，利用折线横向分布系数，可以近似模拟汽车荷载的横向加载。
3计算结果
3.1框架模型箱梁横向内力结果
图表6频遇组合弯矩图（单位：kN•m）
由图表5、图表6可知，基本组合下，悬臂根部最大负弯矩为-332kN•m，跨中最大正弯矩为93kN•m；频遇组合下，悬臂根部最大负弯矩为-133kN•m，跨中最大正弯矩为45kN•m。
3.2规范简化计算公式
《混规》4.2.2条规定：与梁肋整体连接的板，计算弯矩时其计算跨径可取为两肋间的净距加板厚，但不得大于两肋中心之间的距离。此时，弯矩可按下列简化方法计算。
支点弯矩：M=-0.7M0
跨中弯矩：M=0.5M0（板厚与梁肋高度比小于1/4）
式中：M0—与计算跨径相同的简支板跨中弯矩
根据规范简化公式计算可得，基本组合下，悬臂根部最大负弯矩为-234.5kN•m，跨中最大正弯矩为167.5kN•m；频遇组合下，悬臂根部最大负弯矩为-122.5kN•m，跨中最大正弯矩为87.5kN•m。
3.3计算结果对比分析
对于斜腹板宽箱梁，桥面板腹板根部考虑框架效应的弯矩值比规范简化计算公式偏大，主要原因为：规范简化公式计算跨径为箱室净距加板厚，而框架模型中，计算跨径为斜腹板腹板中心距，大于规范计算跨径，使得框架计算的根部弯矩较大；框架模型中，考虑了腹板根部加腋的影响，桥面板弯矩根据刚度进行分配，导致根部负弯矩偏大；规范简化公式忽略了活载偏心对梁肋负弯矩的不利影响。
对于斜腹板宽箱梁，桥面板跨中考虑框架效应的弯矩值均比规范简化公式计算值偏小，规范简化计算偏安全。
4结论
（1）介绍了考虑框架效应的斜腹板宽箱梁的横向计算方法，给出了汽车荷载分布宽度的计算过程，采用桥梁博士的折线横向分布系数功能，实现了汽车荷载的横向加载。将活载简化为平面荷载，有效地提高了箱梁的横向计算效率。
（2）框架模型的桥面板腹板根部负弯矩值比规范简化计算公式计算值偏大；框架模型的桥面板跨中正弯矩比规范简化公式计算值偏小。
（3）建议斜腹板宽箱梁的横向计算采用框架模型计算。
参考文献
[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社.2018.
[2]城市桥梁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社.2011.
论文作者:林开炳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/14
标签：弯矩论文; 腹板论文; 荷载论文; 横向论文; 框架论文; 桥面论文; 根部论文; 《基层建设》2019年第4期论文;