MIDAS鱼腹式箱梁的中横梁计算要点

MIDAS鱼腹式箱梁的中横梁计算要点

摘要：连续箱梁应对横梁进行PSC截面验算，需合理选取横梁受力断面即有效翼缘宽度，应采用与实际更为贴合准确的加载方式进行加载，以确保为设计提供合理的内力值，配置合理的预应力钢筋；MIDAS Civil 2010/Civil PSC设计验算功能模块的各项验算。

关键字：横梁；加载方式；MIDAS PSC设计

1 项目介绍

杭州市沿江公路跨运河二通道桥，主桥采用下承式钢异型拱桥，主跨跨径为252m，边跨跨径为106m；引桥为渔腹式截面预应力砼连续梁，标准跨径为30m，4跨一联，共有四联，桥面宽标准段为25.5m，加宽段为30.5m。

由于桥面较宽，引桥部分除了采用MIDAS对上部主梁进行PSC设计计算外，尚须对端、中横梁进行PSC设计计算，本次验算选取桥面宽度为30.5m联内主梁反力最大的中墩处横梁作为计算对象。

2 软件介绍

计算采用北京迈达斯技术有限公司MIDAS Civil 2010/Civil PSC设计验算功能模块，将拟设计的预应力钢筋、普通钢筋输入至PSC截面数据当中，对横梁截面分别进行持久状况极限承载力验算、按照A类构建进行持久状况正常使用极限状态抗裂验算、持久状况应力验算、预应力钢筋容许拉应力验算等内容。

3 建模要素

中横梁高度2.5米，宽2.0米，配置18束15-Φs15.20钢绞线，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004中第4.2.2条规定取翼缘宽度为顶板厚度的6倍（单侧）。

加载方式为：以纵向计算在支点处的支反力为基础，恒载作为外部荷载按一定方式加载至横梁桥面，活载在车道范围内按照轮距1.8m、车距1.3m由软件自动加载，温度、温度梯度、收缩徐变均按实际情况加载。

计算模型及跨中截面图01：

4 恒载反力加载方式比较

4.1 上部主梁的恒载反力（包含收缩徐变）为：27542KN，主梁中墩位双支座，支座间距为7.6m，该反力为双支座的合反力值。

A、集中力加载至横梁腹板位置（图02-A）：将纵梁的中墩处恒载反力平均分配到纵梁腹板与中横梁连接处，即认为纵梁恒载主要通过腹板传递至中横梁，再由横梁平均分配至中墩处的双支座，单个腹板位置集中力为5508kN。

B、均布力加载至横梁全断面（图02-B）：将纵梁的中墩处恒载反力平均分配到横梁的全断面，即认为箱梁截面的横向刚度较大，从而使得恒载反力在中横梁位置能够在全断面平均分配，并由中横梁传递至双支座，均布力为912kN。

C、梯形荷载加载至横梁断面（图02-C）：将纵梁的中墩处恒载反力根据箱梁的几何特征，按一定比例计算，按照梯形荷载方式加载至横梁全断面，支点处梯形顶均布力788kN。

恒载反力不同加载方式示意图见图02：

依靠梁格分析方法对某单箱多室箱梁桥进行分析，此模式可以考虑腹板的刚度、支座间距、横隔板刚度等因素对恒载分配的影响。最终采用与实际受力更为贴合准确的C型加载方式进行计算。

5 结果分析

中横梁按预应力混凝土A类构件进行验算，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004中第6.3.1条，正截面抗裂验算应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，包括计算长期和短期荷载效应作用下的法向拉应力，斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算，包括计算短期荷载作用下的主拉应力。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004中第6.3.1条规定得到的容许拉应力，在计算支承处应力时，考虑到支点处支座宽度对负弯矩折减的影响，支点处采用横梁边缘处的弯矩值进行计算，主梁抗裂应力验算见下表。

短期、长期荷载效应组合下，横梁的上下翼缘最小正应力和主拉应力均满足规范的要求，持久状况的应力状态均满足规范的要求，预应力的张拉控制应力取为0.75fpk时，部分钢束最大应力( )超出0.65fpk=1209Mpa，但超限范围均小于4%，可以认为满足规范要求。

6 结论

对于桥面宽度较宽的等截面连续箱梁，应进行横梁PSC截面验算，在建模过程中，应注意正确选取受力最不利的横梁位置，合理选取横梁受力断面即有效翼缘宽度；纵梁反力通过采用与实际更为贴合准确的加载方式进行加载，以确保为设计提供合理的内力值，配置合理的预应力钢筋；通过MIDAS Civil 2010/Civil PSC设计验算功能模块，可以有效便捷的进行PSC的设计及截面强度和使用状况的各项验算。