跨铁路小箱梁桥荷载变化的对比设计

郑磊

（中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院，黑龙江 哈尔滨150006）

1 工程概述

随着公路与铁路运营的不断发展，对行车的安全性也有了较高的重视。为保证铁路运行安全，在公路上跨铁路桥梁设计中，设计活载需提高1.3 倍。本工程位于密山市，路线全长540m，采用上跨形式跨越既有密东线，桥梁孔跨采用4×25m 先简支后连续小箱梁结构形式跨越铁路线路，全线线型为直线。

2 主要设计标准

本工程公路等级为二级公路，设计速度采用60km/h，桥梁活载采用公路－Ⅰ级，跨铁路部分提高1.3 倍。桥梁横断面布置为0.5m 防撞墙+11.0m 行车道+0.5m 防撞墙=全宽12.0m（图1）。

3 小箱梁设计

3.1 上部结构（图2）

主桥采用4×25m 装配式后张法预应力连续箱梁结构，梁高1.4m。中梁顶宽2.4m，边梁顶宽2.85m，现浇湿接缝宽为0.5m，桥孔横向由4 片箱梁组成。本次仅对中梁进行计算比对。

3.2 项目信息

采用桥梁博士V4.2 软件建立上部结构模型，全桥共分111个节点，110 个单元。

3.3 主要材料（表1-4）

3.4 运营阶段结果对比

3.4.1 上下缘正应力验算

如图3、4 所示1.3 倍活载、频遇组合情况下，箱梁上缘最大应力为12.69MPa，上缘最小应力为4.94MPa；下缘最大应力为12.04MPa，下缘最小应力为5.57MPa。

1.3 倍活载、准永久组合情况下，箱梁上缘最大应力为12.69MPa，上缘最小应力为6.4MPa；下缘最大应力为12.04MPa，下缘最小应力为8.31MPa。

如图5、6 所示1.0 倍活载、频遇组合情况下，箱梁上缘最大应力为12.46MPa，上缘最小应力为5.06MPa；下缘最大应力为11.05MPa，下缘最小应力为5.57MPa。

1.0 倍活载、准永久组合情况下，箱梁上缘最大应力为12.46MPa，上缘最小应力为6.52MPa；下缘最大应力为11.05MPa，下缘最小应力为8.39MPa。

表1 主要材料索引表

表2 混凝土材料参数表

表3 普通钢筋参数表

表4 预应力钢筋参数表

图1 桥梁横断面图（单位mm）

图2 中梁单梁模型（单位mm）

3.4.2 预应力钢束计算结果（图7）

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)第7.1.5 条第2 款规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件预应力钢筋的最大拉应力，应符合下列规定：

未开裂构件 σpe+σp≤0.65fpk

允许开裂构件 σp0+σp≤0.65fpk

3.4.3 挠度验算

如图8 所示 1.3 倍活载情况下，箱梁最大竖向位移为3.673mm；活载最小竖向位移为-8.403mm。

图3 上下缘应力包络图（1.3 倍活载、频遇组合）

图4 上下缘应力包络图（1.3 倍活载、准永久组合）

图5 上下缘应力包络图（1.0 倍活载、频遇组合）

图6 上下缘应力包络图（1.0 倍活载、准永久组合）

图7 预应力钢束计算结果对比表

图8 结构刚度验算图（1.3 倍活载）

图9 结构刚度验算图（1.0 倍活载）

图10 主应力包络图（1.3 倍活载）

如图9 所示 1.0 倍活载情况下，箱梁最大竖向位移为2.823mm；活载最小竖向位移为-6.460mm。

3.4.4 主应力验算

如图10 所示1.3 倍活载情况下，箱梁主压应力为12.69MPa；主拉应力为-1.26MPa。

如图11 所示1.0 倍活载情况下，箱梁主压应力为12.46MPa；主拉应力为-1.15MPa。

4 结论

运用桥梁博士V4.2 软件对4×25m 小箱梁桥在运营阶段的上下缘正应力、预应力钢束、挠度以及主应力进行计算分析，通过数据的比对了解小箱梁在不同活载下的受力情况，并确定跨线箱梁桥钢筋、钢束的调整。