关于斜梁桥设计

马 君

（江西中昌工程咨询监理有限公司， 江西 南昌）

关于斜梁桥设计

马 君

（江西中昌工程咨询监理有限公司， 江西 南昌）

通常，桥有四种：悬索桥、斜拉桥、拱桥和梁桥，其中梁桥又分为正桥和斜桥。当桥上的行车方向线与桥支承线的法线重合时为正桥，当行车方向线位于桥支承线的法线两侧，即与该法线成一角度时为斜桥。从受力情况来讲，斜桥远比正桥复杂。本文主要讲述关于斜梁桥设计。

斜梁桥；设计

0 前言

本项目是位于在萍乡秋收起义广场附近萍水河上的昭萍桥，是一座斜度为40°的右斜桥。其行车方向线位于桥支承线的法线右侧，与该法线成40°夹角。桥设两组桥墩和两个桥台，共三跨。每跨跨度为20米。采用墩帽大梁上铺设预制板方案，车行道部分为预应力空心板，人行道部分为仰放钢筋砼槽型板，均套用有关标准图。预制板铺好并灌缝后，车行道部分铺一层较厚的现浇砼铺装，人行道部分则在槽型板上铺预制平板，并做水泥砂浆粉刷，平板下的空间作为管线过桥之用。上世纪九十年代中期，该桥墩台已建好，其上部构造由萍乡市建筑公司负责施工，综合施工条件、经济效益以及工期要求等方面考虑，最终决定所有预制构件改为现浇，但由于原设计单位拒绝修改。为了保住这个有较大投资的施工项目，公司决定组织技术人员成立设计小组，报请上级批准后进行这项修改设计。

1 斜梁桥设计的准备阶段

1.1 做好准备工作

首先，收集资料，包括设计规范、原设计图纸、建设单位对设计的具体要求及有关参考资料等，其次，赴现场实地察看，了解现场的实际情况；最后，全面掌握收集来的资料和桥梁设计规范。

1.2 进行结构布置

首先，考虑现浇钢筋砼的露天情况，同时考虑降低计算的复杂性，减少计算工作量，将车行道与人行道分开，并在车行道桥面中央设一道通长的纵缝，同时在墩台支座部位设置横缝。把车行道部分划分为6块，人行道部分也分成6块，每块即成为一个计算单元，支座均为简支。

其次，绘制结构平面布置图和桥的横剖面图。这牵涉到要预先设定一些数据，如桥面梁的截面尺寸和梁的间距、桥面板和铺装的厚度、横隔板的截面尺寸等。

最后，确定梁板端部处理和横隔板的布置方式。由于斜桥本身特点，同一横剖面各片梁的纵向与梁跨的相对位置不同，使梁的挠度变化差异大，这种挠度差会在车行道板内产生有害的附加力矩。为了减小附加力矩，应在拟定梁的截面尺寸、梁的间距、梁支座类型、横隔板的设置等方面加以考虑。

1.3 车行道梁板内力计算和截面设计

由梁板组成的车行道计算单元为一空间结构，且车辆荷载为移动的动力荷载，而且本桥为一斜度较大的斜桥，使得其内力计算非常复杂。因此，在截面设计时采取必要措施：

1）由于本斜桥斜度较大，但实际中往往按对称考虑。将电算给出的最大弯矩保持一定长度，此长度在跨度中点两边各L/8即2.5米，两边共5米。

2）由于电算最大剪力各梁不同，为方便起见，各梁均取同一数值。

3）根据斜桥的力学特点和车辆荷载移动性质，必须对梁作多截面验算。由于电算未提供内力包络图，故各验算截面内力只好按独立梁相应截面内力乘以系数求得。此系数取为电算给出的最大内力与独立梁最大内力之比值。由电算得知，梁内力由挂车-120控制，故按独立梁计算时亦取挂车-120的荷载。

4）桥面铺装的作用，本来是排水、抗磨损、扩大车轮荷载的作用面积，以及保证结构的整体性。为了提高梁的安全度，要求施工中做到铺装砼与桥面结构层砼有良好的结合。

2 斜梁桥设计阶段

2.1 梁板截面设计

考虑到车行道梁板在支座范围剪力大，故将其截面尺寸予以加大。其做法是对板加腋，对梁端部加宽，都是从距支座一小段距离的跨中开始向支座逐渐加大尺寸到设定数值。截面尺寸验算、配筋计算均按桥梁设计规范进行。梁的受拉主筋布置与建筑工程中的梁大不相同。采用的大直径、高强度钢筋，以一根摞一根的形式置于梁中，0.2米宽的梁中布置两摞受拉主筋，每摞主筋上根与下根之间，按规范规定隔一定距离施以双面电焊，焊缝的具体尺寸规范亦有明确规定。同时，还按计算设置弯起钢筋。梁的箍筋设置系经抗剪和抗扭计算综合确定其直径和间距，同时将抗扭纵筋配置在梁腹两侧边。车行道板的配筋计算和布置，一般与建筑楼板者无甚区别，只是锐角处的悬臂板配筋，无论是计算还是布置都有一点麻烦，必须慎重考虑和处理。

2.2 其它构件设计

1）车行道梁板当然是桥的最主要组成部分，不过其它部分也必须设计好。

2）人行道梁板设计。采用薄腹梁，按简支T型梁计算。板按单跨双悬臂板计算。横撑考虑承受过桥管线荷载按单跨梁计算。同时，由于人行道部分每计算单元只设两根梁，故又按建筑中的双 T板做过计算并进行对比，同时按桥梁设计规范进行设计。

3）墩帽大梁设计，桥梁设计规范规定，墩帽大梁按连续梁计算。桥面上任一处有车辆荷载，计算单元内各梁均将受力，因而各梁均会在墩帽大梁上产生反力，当然其大小是不同的。当求某一跨大梁内力时，其有利荷载会同时产生不利影响，而不利荷载会同时产生有利影响。于是决定计算时不考试车辆荷载的横向分布，由此产生的误差，在配筋中作适当考虑。

3 斜桥梁的荷载试验

3.1 设定大梁截面尺寸、计算出大梁各跨的计算跨度、求出作用在大梁上各种荷载

根据桥梁设计规范规定，挂车全桥只考虑一辆，故大梁上车辆荷载采用汽车-超20级车队荷载，并取其可能发生桥面梁最大支座反力的情况进行布置。桥面梁的恒载反力则采用电算提供的数据。人行道梁的反力和大梁自重均按实计算。所有荷载均按规范规定乘以各种系数。具体的计算采用传统的弯矩分配法和结合萍乡的习惯进行。经过计算，求得必须验算的多个截面的弯矩和剪力。考虑到大梁两边桥跨的桥面梁系分别支承在大梁顶面纵向中心线的两侧，当只有一侧有车辆荷载时，大梁将同时发生扭转，因此还计算了多截面的扭矩。

3.2 大梁内力求出后，即按桥梁设计规范进行配筋计算，并做出具体的钢筋配置

这包括梁上、下纵向受拉主筋和纵向抗扭钢筋、横向抗剪箍筋和抗扭箍筋，当然二者系经综合后进行配置。由于梁宽较大，故采用内箍和外箍组成的四肢箍筋。内箍以抗剪为主，外箍以抗扭为主。为了加强每跨梁端部的抗剪能力，还设置了一定的弯起钢筋和鸭筋。车行道梁支座、挡块和垫块设计。在桥面的锐角处车行道边梁下，设置可在水平方向移动和转动的支座，是减小由于同一横剖面上各梁的挠度差在桥面板内引起附加力矩的措施之一。设置橡胶支座完全可以满足这项支座要求，同时为方便施工，故确定所有梁全部采用圆形板式橡胶支座，其直径、厚度以及其中的加强钢板均按设计规范计算确定。

3.3 桥面露天，为防止雨水渗入承载构件内锈蚀钢筋，应设置桥面横坡来排除雨水

本桥为宽桥面斜桥，采用这个方法确实很不经济。因此决定采用在橡胶支座下加垫块的方法来形成桥面横坡。各梁垫块厚度根据桥面横坡要求经简单计算求得。由于桥面横坡并不很大，因此最厚的中央垫块的厚度也不大。垫块的平面尺寸无需计算，只需略大于橡胶支座即可。垫块砼采用与梁砼相同的强度等级。为了提高安全储备，还是在垫块内配置了钢筋网予以加强。

3.4 桥台稳定性验算

桥台功能是为了承载和挡土。考虑到桥台基础系做在岩层上，基坑由人工锤凿加工，表面非常粗糙，摩擦系数很大，滑移不可能发生，故只需验算抗倾覆稳定性。桥台抗倾覆稳定性验算并不复杂，只需计算出稳定力矩和倾覆力矩，二者相除得出稳定系数，再跟设计规范一对照便可得出结论。对于土的容重，经过现场观察，凭经验设定一个数值，这可做到比较接近实际情况。对于桥台的实际尺寸经了解施工时完全按图施工，未有变更，因此可从原设计图纸中查得。剩下来要考虑的就是车辆荷载布置问题。这当然要选择对桥台稳定性的最不利布置，即桥跨上无车无人，桥背填土上有车有人的情况。

验算中的具体计算，完全按有关桥梁设计规范之规定进行，车辆荷载则根据验算要求并结合斜桥之实际可能进行布置。经过详细的计算后发现，桥上部构造改现浇后，现有桥台不能满足抗倾覆稳定性要求，必须进行加固处理。经过初步核算，决定在桥背下部新做一个厚实的矮挡土墙。墙的厚度和高度均经计算确定。其理论依据是，台背土压力分布图为一上小下大的梯形，新做挡土墙承担土压力之大头，这样桥台稳定性就有保证，经过验算确实如此。实践证明，这个加固方案既有效又经济，更是省时省力。

此外，由于现浇桥面梁的截面高度比原设计的预应力空心板厚度要大一些，使得台帽背墙有所增高，因此同时对台帽背墙的配筋进行了修改。

TU7

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1007-6344（2017）10-0091-01