器桥梁工程 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 箱梁长悬臂板受力分析 陈伏立 （福州市规划勘测设计研究总院，福建福州 ３５０１０８） 摘要：结合某悬臂长度为５．８ｍ的现浇连续箱梁长悬臂板的设计实例．分析了影响普通钢筋混凝土长悬臂板受力性能 的主要因素，得出如下结论：箱梁采用５．８ ｍ长的梁板式普通钢筋混凝土悬臂板是可行的，其受力可以满足规范要求；该 桥的悬臂板为双向板，悬臂根部主要内力为横桥向负弯矩，但距离悬臂根部一定距离后，主要内力转变为正弯矩，且主要 弯曲方向为顺桥向。 关键词：桥梁；长悬臂；受力分析；设计 中图分类号：Ｕ ４４１．５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９～７７６７（２０１５）０５—００６２—０３ Ｓｔｒｅｓｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌｏｎｇ Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ Ｐｌａｔｅ ｏｆ Ｂｏｘ Ｂｅａｍ 随着我国市政建设事业的快速发展，对城市土地 箱梁悬臂尺寸如图２所示。 集约利用和桥梁景观要求越来越高，使得悬臂长度超 过３ ｍ的混凝土箱梁在城市高架桥中大量应用。但现 有规范中提供的悬臂板受力分析计算方法具有局限 性＿１１．只适用于悬臂长度≤３ ｍ的悬臂板。且现有研究 只针对传统的变厚板形式进行计算理论及影响因素 的分析 】．因此笔者结合长悬臂板工程设计实例，对 目前较少采用的梁格形式的悬臂板进行受力分析，其 ９５ Ｉ ２００ Ｉ ３８０ 结果对类似工程具有借鉴意义。 ｌ工程概况 图２箱梁悬臂尺寸图（ＣＩＩＩ） 某桥梁工程位于城市中心区规划主干道上，为连 ２计算模型 接二环路和三环路的双向六车道城市高架桥，设计 采用大型桥梁专业分析软件ＭＩＤＡＳ建立长悬臂 荷载城一Ａ级，设计行车速度６０ ｋｒｎ／ｈ，设计安全等级 宽箱梁的有限元计算模型。模型中，箱梁的顶板、底板、 一级，设计环境类别Ｉ类。桥梁基本跨径组合为３ｘ３７ ｍ， 腹板及横肋均采用４节点厚板单元，板的变厚度部分采 采用柱式墩，钻孔灌注桩基础。桥梁断面如图１所示。 用平均厚度替代，其４个节点各有５个自由度，即３个 线位移和２个角位移。 悬臂板与横肋采用弹性主从连接。取２１ ｍ长梁段 形成计算模型（如图３所示），共１ ５７８个单元，１ ７３２个 节点。 ３主要参数分析 参数分析时比较的指标有控制截面设计的悬臂根 图１桥梁断面图（ｃｍ） 部最大负弯矩、板跨中最大正弯矩及横肋处最大负弯矩。 箱梁悬臂为普通钢筋混凝土结构，混凝土强度等 ３．１并列车辆数目 级为Ｃ５０级。横肋厚度为５０ ｃｎｌ，横肋问距不超过４ ｍ。 车辆荷载作为平面荷载施加于悬臂板上，车辆最 ６２，；｝荭投求２０１５Ｎｏ．５（Ｓｅｐ．）Ｖｏ１．３３ 器桥梁工程 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 的单向板，虽然该桥悬臂板为双向板结构，但初步分 刚好处于重车集中车道的实际．截面设计时考虑了必 析认为根部刚接对悬臂根部最大负弯矩是不利的．因 要的安全富余。 此为了解其影响程度，将悬臂板根部刚接后进行了计 ５结语 算（横肋间距为４．０ ｍ），结果如表５所示。 表５ 根部刚接时单位板宽悬臂板内力 ｋＮ・ｍ 出于美观和减轻箱梁自重的考虑，该高架桥箱梁 采用了长悬臂板，长悬臂板为三边支承的双向板结构． 双向受力特征明显，不宜施加单向预应力，设计采用 了普通钢筋混凝土结构。由于长悬臂板处于重车行驶 的车道，因此需进行审慎的计算分析以保证长悬臂板 的安全性与经济性。笔者对影响长悬臂板受力性能的 主要因素进行了分析，为设计提供了依据，但是有关 注：箱梁悬臂板上只能并排２辆车。 长悬臂板对箱梁的整体影响仍有待进一步研究。； 根部刚接后悬臂根部最大负弯矩比不刚接时增 参考文献：大约１５％，但根部刚接对悬臂板跨中最大正弯矩的影 ［１］中交公路规划设计院．ＪＴＧ Ｄ６２—２００４公路钢筋混凝土及预 响却很小，这是由于悬臂板跨中距离刚接部位较远且 应力混凝土桥涵设计规范【Ｓ１．北京：人民交通出版社，２００４． 铁道学院，２００５． ２】张岗．混凝土箱梁悬臂板计算理论研究［Ｄ】．石家庄：石家庄 悬臂板跨中是顺桥向弯矩控制设计的缘故，这同时说 ［明了长悬臂双向受力板的跨中最大正弯矩受箱梁整 体变形的影响较小。 ４长悬臂板设计 【３１马华东，张元海．箱形梁长悬臂板的有限元分析［Ｊ１．兰州交通 大学学报，２００９，２８（６）：６０—６２． 【４］刘东旭，郭永建．城悬臂宽箱梁横向框架计算分析ＩＪ１．中 国水运，２０１３，１３（９）：３３５—３３６． 收稿日期：２０１５—０５—０５ 作者简介：陈伏立，男，高级ｌＴ程师，硕士，主要从事路桥设计１二作。 根据上述计算分析结果进行长悬臂板的截面设计， 按普通钢筋混凝土结构进行强度、裂缝及变形验算。 考虑到长悬臂板受力的复杂性及其运营过程中 （上接第６１页） 因，并对一些问题进行了澄清，其结论可为以后更好 不受重视，但对生态的影响却不容忽视。如果排水管道 地进行桥梁生态化设计提供借鉴。 破损或者伸缩缝中橡胶带损坏或脱落，在降雨时桥面 污水会直接泄漏到地面和河流中，对土壤和水源造成 污染 １，也会对桥梁周边区域内的生物，尤其是水中生 参考文献： ｆ１］王毅娟，郭燕萍．现代桥梁美学与景观设计研究【Ｊ］．北京建筑 工程学院学报．２００４（３）：４７～５Ｏ． 物造成损害，非常不利于净化水源和环境保护。 ③生态设施耐久性对生态的影响 如前文所述的阻水条基和梯形鱼道。如果耐久性不足 【２］王磊．实现城市生态连续的桥梁［Ｄ］．武汉：华中科技大学， ２００６． ３】乔丽芳，张毅川，郑树景．景观的生态设计研究『ＪＪ．安徽农业 生态设施是根据生物需要设计建造的专用设施， ［科学，２００５，３３（１２）：２３１６—２３１７． 导致设施在使用期内损坏，会对所提供服务的生物造 『４］李正玲，陈明勇，吴兆录．生物保护廊道研究进展ｌＪ１．生态学 杂志，２００９，２８（３）：５２３—５２８． 成极大的影响。 ［５】钟国科．现代城市桥体绿化［Ｊ】．农业与技术，２０１２（７）：９５—１０５． 因此耐久性设计是桥梁生态化设计的一项重要 ［６】万敏．与生态立交：绿色桥梁的理论与实践［Ｊ］．世界桥梁， ２００５（４）：６８—７１． 内容，如果在设计之初就加以考虑，可以最大限度地 倍的效果。 ２结语 ７］ＤＯＤＯ．世上最有趣野生动物穿越通道［ＥＢ／ＯＬ］＿ｌ２０１５—０２—０６］． 减少各种对生态平衡和环境不利的影响，取得事半功 ［ｈｔｔｐ：／／ｎｅｗｓ．ｔｉｍｅｄｇ．ｃ０ｍ／２Ｏ１２—０７『０９／１１０２４２７２．ｓｈｔｍ１． ［８】钱炜，肖玉德．绿色桥梁设计［Ｊ】．工程与建没，２００６，２０（６）： ７５０—７５２． 在桥梁设计过程中考虑保护生态环境和实现可 持续发展是现代桥梁的发展趋势。笔者讨论了设计实 践中出现的一些思维误区，分析了这些误区产生的原 收稿日期：２０１５—０４ｄ：￣９ 作者简介：宋广君，男，高级工程师，硕士，研究方向为现代桥梁设计 与计算理论 ６４，；｝荭投术２０１５Ｎｏ．５（Ｓｅｐ．）Ｖｏ１．３３
