1、<p>　　縱坡對懸鏈線拱橋結構設計的影響分析</p><p>　　摘 要：本文以某80m跨徑箱型板拱橋為依托，運用 midas橋梁專用程序對比計入路線縱坡前后計算結果，從而使拱橋主拱圈強度在設計計算階段更趨于合理完善，具有重要的現實指導意義。 </p><p>　　關鍵詞：箱型板拱橋；路線縱坡；主拱圈強度；合理完善 </p><p>　　中國分類號：U4

2、46 文獻標識碼：A </p><p>　　Analysis of longitudinal slope of the catenary arch bridge structure design </p><p>　　CUI zhen-shan1Wu Yan-chun2 </p><p>　?。?.Xi,an Ruitong Highway Bridge Scien

3、ce & Technology Co,Ltd，Xi’an710075,China； </p><p>　　2. Xi'an TongZhou Highway Engineering Consulting Co., Ltd，Xi’an710075,China.) </p><p>　　Abstract: Relying box template to a 80 m span

4、arch bridge, to use midas bridge dedicated program comparing results before and after are included in the route longitudinal slope, so reasonable and perfect arch bridge the main arch intensity tends to be more in the de

5、sign phase, with important practical guidancesignificance. </p><p>　　Key words: box plate arch bridge; Directions longitudinal slope; the main arch intensity tends; Reasonable and perfect </p><p&g

6、t;<b>　　概述 </b></p><p>　　公路橋梁橋上及橋頭引道的平面、縱面線形應與路線布設相互協調，各項技術指標應符合路線設計規(guī)定［1］。橋梁縱向坡度大小需依據公路線路而定，并不宜超過相應規(guī)范限值。 </p><p>　　當拱橋橋位位于縱坡路段且豎曲線與橋梁結構非對稱時，如單向縱坡路段，拱上建筑將引起主拱圈結構受力的不對稱性，設計時應計入其影響因素。 &l

7、t;/p><p>　　本文結合某80m跨徑上承式鋼筋混凝土箱型拱橋(2.1%縱坡)實例，對比計入縱坡前后主拱圈結構安全度，為拱橋合理化設計提供參考。 </p><p><b>　　工程背景 </b></p><p>　　貴陽至新寨汽車專用公路某大橋，修建于1998年6月，跨徑組成為1×80m鋼筋混凝土箱型拱+8×30m預應力混凝

8、土工型組合梁。主孔矢高16m，矢跨比f0/L0=1/5,拱軸系數m=1.347，主拱圈為單箱三室，寬9m,高1.6m；拱上建筑為鋼筋混凝土裝配式矩形板、四柱式排架；下部結構主橋為重力式墩、臺、明挖擴大基礎。 </p><p>　　設計標準：汽車-超20級、掛車-120設計荷載；單幅橋面凈寬： 9.5m。主要材料：預制工字梁用50號混凝土，現澆橋面板采用30號混凝土，主拱圈采用40號鋼筋混凝土，拱上立柱采用30號鋼

9、筋混凝土，腹孔行車道板采用25號鋼筋混凝土。 </p><p>　　圖1 橋型布置圖圖 </p><p><b>　　驗算荷載組合為： </b></p><p>　　組合Ⅰ：恒載（結構重力）+汽車； </p><p>　　組合Ⅱ：恒載（包括結構重力、基礎變位影響力）+溫度影響力+汽車； </p><p

10、>　　組合Ⅲ：恒載（結構重力）+掛車。 </p><p>　　有限元模型與計算結果 </p><p>　　該拱橋主要由主拱圈、拱上傳載構件(填充物)、橋面系組成，主拱圈是主要承重構件。主拱圈單孔跨徑為80m,屬于大橋。 </p><p>　　規(guī)范規(guī)定：大跨徑拱圈應驗算拱頂、拱跨3/8L、拱跨1/4L和拱腳四個截面，必要時應驗算拱跨1/8L點［2］。本文只針對成

11、橋階段主拱圈結構驗算，沒有列入施工階段穩(wěn)定性驗算。荷載組合系數取值如表1所示。 </p><p>　　規(guī)范規(guī)定，計算跨徑L50m≤L≤100m時，結構重要性系數γso=1.03；計算拱圈拱圈的溫度和混凝土收縮影響時，可根據實際資料考慮混凝土徐變的影響?？紤]混凝土徐變的影響，溫度變化內力應乘以折減系數0.7；考慮混凝土徐變的影響，拱圈混凝土的收縮內力應乘以折減系數0.45。 </p><p>

12、;　　2.1主拱圈強度驗算 </p><p>　　主拱圈強度和偏心距計算結果見表2所示。 </p><p>　　表185規(guī)范作用組合系數 </p><p>　　注:表中“/”表示該項荷載不參與該組合，基礎沉降值考慮5mm,未在表中列出。 </p><p>　　表2 不考慮縱坡主拱圈承載力驗算 (單位：KN m) </p><

13、;p>　　彎矩最大工況(組合I) </p><p>　　彎矩最大工況(組合II) </p><p>　　彎矩最大工況(組合III) </p><p>　　軸力最大工況(組合I) </p><p>　　軸力最大工況(組合II) </p><p>　　軸力最大工況(組合III) </p><p&g

14、t;　　注：表中M、N取值為在基礎沉降5mm情況下得出的計算值。值時，y=y上 =0.8；e0 為負值時，y=y下 =0.8。 </p><p>　　彎矩最小工況(組合I) </p><p>　　彎矩最小工況((組合II) </p><p>　　彎矩最小工況((組合III) </p><p>　　軸力最小工況(組合I) </p>

15、<p>　　軸力最小工況(組合II) </p><p>　　軸力最小工況(組合III) </p><p>　　允許偏心距e0范圍:合I≤0.6y；組合II～III≤0.7y。e0 為 </p><p>　　對于受拉區(qū)配有0.05%以上的縱向構造鋼筋的結構，構造鋼筋對于裂縫有一定的控制作用，所以其容許偏心距尚可增加0.1y。 </p><

16、;p>　　驗算結果表明主拱圈各控制截面強度驗算滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　2.2主拱圈主拱圈抗剪強度驗算 </p><p>　　主拱圈拱腳截面抗剪強度驗算結果如表3所示： </p><p>　　表3主拱圈拱腳截面抗剪強度驗算表 </p><p>　　計算結果表明拱腳截面直接受剪強度滿足規(guī)范要求。 </p><

17、;p>　　2.3主拱圈豎向剛度驗算 </p><p>　　本橋以汽車荷載（不計沖擊力）計算的最大豎向撓度出現在拱跨的1/4截面處，為1.30cm<L/800，剛度滿足要求。 </p><p>　　計入縱坡前后主拱圈對比 </p><p>　　復核計算時midas有限元模型(見圖2)計入2.1%縱坡，將拱上建筑模擬為均布荷載加載?？紤]縱坡后，計算結果僅對主

18、拱圈5/8L、拱腳(L處)處影響較大，如表4所示。 </p><p>　　圖2 結構有限元計算模型 </p><p>　　表4 計入2.1%縱坡主拱圈承載力驗算 (單位：KN m) </p><p>　　彎矩最大工況(組合I) </p><p>　　彎矩最大工況(組合II) </p><p>　　彎矩最大工況(組合II

19、I) </p><p>　　注：表中M、N取值為在基礎沉降5cm情況下得出的計算值。值時，y=y上 =0.8；e0 為負值時，y=y下 =0.8。 </p><p>　　彎矩最小工況(組合I) </p><p>　　彎矩最小工況((組合II) </p><p>　　彎矩最小工況((組合III) </p><p>　　由

20、表4可以看出，彎矩最大工況(組合II)5/8L處截面、彎矩最小工況(組合II)拱腳L處截面處按截面抗壓強度驗算，偏心距超過允許偏心距e0。 </p><p>　　限制偏心距目的，在于控制裂縫和裂縫的發(fā)展。表4中，容許偏心距e0是按照裂縫和穩(wěn)定要求提出的。當偏心距超過上述規(guī)定限制，N值比較小，而e0值比較大，按下計算式計算。 </p><p><b>　　(公式3.1) </

21、b></p><p><b>　　計算式中： </b></p><p>　　Nj—表示作用效應值。 </p><p>　　rm—材料安全系數。 </p><p><b>　　截面面積。 </b></p><p>　　W—截面受拉邊緣的彈性抵抗。 </p>

22、<p>　　Rjwl—受拉邊邊層的彎曲抗拉極限強度。 </p><p>　　表4中，相應按抗壓強度計算偏心距超限的截面，按公式3.1計算Nu 計入表中，滿足公式要求。 </p><p><b>　　結論 </b></p><p>　　由于橋面縱坡的影響引起的拱橋拱上建筑對主拱圈作用效應的不對稱性，計算主拱圈截面強度和偏心距時需特別注意

23、，采用有限元程序計算時，模型中應計入縱坡的影響。 </p><p>　　對于按抗壓強度計算公式計算截面偏心距超限時，則根據公式3.1按抗拉強度設計。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1][2] 交通部公路規(guī)劃設計院.公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)JTJ 022-85[M]北京:人民交通出版社,1989. &