鱼腹式预应力现浇混凝土箱梁设计

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1、鱼腹式预应力现浇混凝土箱梁设计　　摘要：基于工程实例，介绍了鱼腹式连续箱梁桥的结构设计和构造特点，并进行了结构有限元分析计算，较详细的说明了该箱梁的设计要点，为同类桥梁的设计提供了经验。　　关键词：鱼腹式；箱梁；有限元分析；设计要点　　1概述　　箱型截面梁桥由于其强度高、重量轻和材料利用率高的特点，并且有良好的力学性能，具有较高的抗弯和抗扭性能，被广泛用于许多工程应用中。工程上常见的截面形式主要为单箱单室或单箱双室截面，随着社会发展，城市景观要求也越来越高，桥梁上部结构的外形也越来越多样化，鱼腹式箱梁不仅能满足使用需求，还具有一

2、定的美观效果，适用于城市桥梁。　　2工程概况　　庄田大桥位于河源市源成区，本桥跨越新丰江，北接宝源沿江路，南接双下路，毗邻新丰江国家森林公园、天后宫，环境优美，对桥梁的景观要求较高。箱梁的断面形式较多，主要有直腹板、斜腹板、鱼腹式等多种形式，直腹板箱梁外形相对简单，多用于变高度截面的箱梁桥，斜腹板断面外形略有改进，并减小了底板宽度，节约了材料，但整体线条感不足。鱼腹式断面总体上给人流畅、柔和、动感之美，通过对箱梁结构进行正反向弧度的处理，增加了整体结构的线条感，景观上更为美观。　　3设计标准4　　（1）汽车荷载：城市-A级；（2

3、）桥梁设计基准期：100年；（3）桥梁设计使用年限：100年；（4）设计安全等级：一级；（5）设计洪水频率：按1/100洪水频率设计；（6）通航标准：Ⅶ级通航要求；（7）桥梁宽度：16.0m；（8）桥面横坡：单向1.5%（车行道）、-1.5%（人行道）；（9）桥梁纵坡：双向纵坡，变坡点位于K1+494.595，变坡点前1.8%，变坡点后1.6%；（10）环境类别：Ⅱ类；（11）抗震设计：抗震设防基本烈度为7度，地震动峰值加速度为0.10g，抗震设防类别为丙类；（12）设计车速为60km/h；　　4设计要点　　桥梁全长427m，为

4、城市主干道。桥梁全宽16米，桥面横向布置为0.5m防撞栏+12m行车道+3.5m人行道。桥梁平面位于直线上，单向横向坡度为1.5%。采用现浇单箱四室鱼腹式箱梁上部结构，跨径组合为4×（3×35）m。桥台根据台高及地形要求，设计肋板式桥台及柱式桥台。桥墩采用柱式桥墩设计；墩台基础设计采用钻孔灌注桩基础。4　　上部结构采用等截面预应力连续箱梁，结构断面形式为单箱四室鱼腹式箱型截面，横断面布置如图1所示。梁高1.8m，结构悬臂长3.45m，悬臂端厚度为20cm，在斜腹板处设有R=200cm和R=100cm的倒角；箱梁采用顶底板平行设置

5、，横坡通过支座处设楔块斜置处理，顶面宽16m，桥面横坡1.5%。箱梁非连续段，设有1.5m宽端横梁，空腔变化段长5.46m和10.0m，跨中段长17.0m（16.96m）；连续段中横梁2.0m宽，空腔变化段为10.0m，跨中段13.0m。桥梁横向设有双支座，支座中心间距6m。在梁底支撑处设有防震挡块，边支撑处防震挡块长1.3m，中支撑处防震挡块长1.5m，宽均为1.0m。结构在腹板位置张拉有纵桥向预应力，在结构顶板张拉有横向预应力。　　5桥梁结构分析计算　　现对庄田大桥进行整体结构分析。本次分析采用有限元软件Midas/Civi

6、l2012进行。整体结构分析模型采用空间杆系有限元模型进行计算，所有构件均以梁单元进行模拟，纵桥向采用A类预应力砼构件计算，包括成桥状态下恒载、车道荷载、预应力、混凝土收缩徐变（按3600天计）、支座位移（桥台按1.0cm计，主墩按1.0cm计）、均匀温度作用（升、降温分别按+20℃、-20℃计）、竖向梯度温度（根据JTGD62-2004中4.3.10条规定，按T25/6.7℃取值）等荷载作用在内的计算。按有关规范规定对各种作用进行不同的组合，对结构的持久状况承载能力极限状态、持久状况正常使用极限状态、持久状况和短暂状况构件的应

7、力等分别进行计算。　　从计算结果可以看出，标准组合作用下，正截面混凝土压应力最大值为13.6MPa（≤16.2MPa），满足规范要求。　　6结束语　　鱼腹式箱梁不仅外形美观，且具有较大的抗弯和抗扭能力，通过计算分析可以看出，箱梁结构是安全可靠的。本次设计时对箱梁结构的断面形式进行了优化设计，增加腹板厚度，从而只设置通长的纵向腹板钢束，不需设置顶底板钢束和负弯矩区短束，方便了施工；适当加大箱梁断面的承托，可减小横截面的畸变变形和畸变应力。　　参考文献4　　[1]JTGD60-2015.公路桥涵设计通用规范[S].　　[2]JTGD

8、62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].　　[3]范立础.桥梁工程（上、下册）[M].北京：人民交通出版社，1993.　　[4]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京：人民交通出版社，2001.　　[5]谢旭，黄剑源.薄壁箱形梁桥约束扭转下