第５期（总第２２４期）　山西交通科技　２０１３年１０月　ＳＨＡＮＸＩ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ　ｏｆ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＮＯ．５　ｏｃｔ．　

箱梁湿接缝的计算与分析　

王晋斌　

（山西省交通规划勘察设计院，山西　太原０３００１２）　

摘要：通过对某大桥箱梁湿接缝的承载能力、抗弯刚度和抗裂性能的计算与分析，综合评　估了２５　ｍ预应力混凝土小箱梁采用较宽的湿接缝后结构的安全性和可靠性。　关键词：箱梁；湿接缝；安全性；可靠性　中图分类号：Ｕ４４８．２１３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－３５２８（２０１３）０５－００７４－－０４　

本次计算的桥梁上部结构采用（６—２５＋７—２５）ｍ　装配式预应力混凝土连续箱梁，桥梁横断面桥宽由　

５片箱梁组成。一般桥梁湿接缝取值在０．４　０．８　ｉｎ　之间，而本桥中湿接缝的宽度取值为１　ｍ，为确保本　桥箱梁湿接缝的承载能力、抗弯刚度和抗裂性能，因　

此对本桥中预制小箱梁结构的湿接缝进行详细的计　

算分析，从而综合评估２５　ｍ预制混凝土小箱梁采　用较宽的湿接缝后结构的安全性和可靠性。　

１主要技术标准　ａ１设计荷载等级公路一Ｉ级，人群３．０　ｋＮ／ｍ　。　ｂ１设计速度按６０　ｋｍ／ｈ。　

ｃ１环境类别Ⅱ类。　

２结构计算参数　

２．１计算结构概况　主梁横断面采用５片箱梁构成，横断面尺寸为：　

２．８５＋１＋２．４＋１＋２．４＋１＋２．４＋１＋２．８５（ｍ），具体如图１所　示。　

图１箱梁典型横断面图（单位：ｒａｍ）　

２．２计算材料主要指标（见表１、表２所示）。　表１箱梁混凝土主要指标　

｛孽｛　ｌ　

Ｃ５０　Ｉ　３．４５￣１０４　２６．０　２２．４　１．８３　ｌ沥青混凝土ｌ　容重取值为：２４．０　

表２箱梁钢筋主要指标ｌＩ￣ＩＰ８　

轴心抗压　抗拉强度　抗拉强度　强度指标　弹性模量　强度设计值　设计值　标准值　Ｒ２３５　２．１ｘ１０５　１９５　１９５　２３５　ＨＲＢ３３５　２．Ｏｘｌ０５　２８０　２８０　３３５　３计算内容　

对于本桥而言，现浇湿接缝宽度达到１　ｉｎ，且在　

其范围内有足够的搭接钢筋与箱梁翼缘板进行了连　接，已经形成了刚性连接参与桥面板受力。而对于桥　

面，从结构形式上看，具有主梁和横隔梁的简单梁格　

体系属于周边支撑板。本次计算结构受力属于单向　板受力，按照短边计算跨径的单向板计算。　

３．１计算模式的建立　３．１．１结构恒载的确定　

对于实体的矩形截面桥面板结构，一般都是弯　

收稿日期：２０１３—０３—２０；修回日期：２０１３—０５—１４　作者简介：王晋斌（１９８２一　），男，山西阳城人，工程师，大学本科，２００４年毕业于重庆交通学院桥梁工程专业。

　２０１３年第５期　王晋斌：箱梁湿接缝的计算与分析　・７５・　

矩控制设计，习惯上纵桥向选取以单位米的板结构　

进行计算，对于梁式的单向板，借助板的宽度就可以　

确定结构得到荷载及其弯矩值，本桥单位板宽桥面　上的结构恒载合计：ｇ＝９．６８　ｋＮ／ｍ。　

３．１．２结构横桥向计算跨径的选定　根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设　计规范》Ｊ］ｒＧ　Ｄ６２－－２００４中４．１．２条规定：与梁肋整　

体连接的板，计算弯矩时其计算跨径选取两肋间的　

净距加板厚，且不大于两梁肋的中心距离【１］。　Ｌ＝Ｌｏ＋ｔ＝Ｌｏ＋ｂ＝（０．３７５×２＋１）＋Ｏ．１８＝１．９３．　３．１．３结构活荷载的确定　根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设　

计规范　ｒＧ　Ｄ６２－－２００４中４．１．３条规定，对桥面板上　的车轮荷载的有效宽度计算，确定结构的加载区域　

根据规范《公路桥涵设计通用规范｝ＪＴＧ　Ｄ６０—　２００４　４．３．１条规定翩，对于结构的局部计算应采用相　

应的车辆荷载进行计算，新规范中提出了单车荷载　的计算模式。车辆的计算图式如图２所示。　

（ａ）立面布置　

（ｂ）平面尺寸　

图２车辆荷载平、立面尺寸（尺寸单位：ｍ；荷载单位：ｋＮ）　对于车辆荷载的横向布载图如图３所示。　

卜　Ｌ　０斗—　

图３车辆荷载横向布置（单位：ｍ）　对于本桥根据影响线最大值加载的原理对结构　

进行车辆荷载的加载，将重轴放在湿接缝的中央位　置。对于箱梁的横向影响采用ＣＩＶＩＬ程序进行动态　

加载计算分析，结果如图４所示。　３．２结构计算分析　

３．２．１结构内力计算　３．２．１．１冲击系数的计算以及荷载组合　根据《公路桥涵设计通用规范｝ＪＴＧ　Ｄ６０－－２００４　图４箱梁横向影响线　４．３．２条规定，汽车荷载作用的局部加载在Ｔ梁、箱　

梁悬臂板上的冲击系数采用０．３圆，故结构冲击系数　

ｕ＝０．３．　３…２　１　２荷载组合　本桥成桥运营阶段共计算了下述荷载组合，如　

表３所示。　表３荷载组合表　荷载组合　类型　说明　组合１　承载能力　１．２恒荷载＋１．４活载（活荷载计人荷载冲　击系数）　组合２　使用性能　１．０恒荷载＋０．５３８活载（活荷载不计冲击　力，短期效应）　组合３　使用性能　１．０恒荷载＋０．３０８活载（活荷载不计冲击　力，长期效应）　

３…２　１　３结构恒荷载的内力计算　本桥桥面板对于梁肋整体连接且通过湿接缝连　

接成整体，结构受力趋近于框架结构呈现连续刚构　

受力趋势。规范中对于跨中弯矩的计算是在简支梁　结构上计算的修正。对于本结构板厚与梁肋高度的　

比值为：　ｔ／ｈ＝Ｏ．１８／１．４＝１／７．７７＜１／４，修正系数取值为０．５。计　

算结果如下所示。　板条跨中弯矩：　

Ｍｏ＝０．５×　０．５×ｑＨ８＝０．５×９．６８×１．９３￣８＝　２．２５３　ｋＮ・ｍ　板端部剪力：Ｑａｓ＝ｑｆ０，２＝９．６８×１．９３／２＝９．３４　ｋＮ．　３…２１４结构活荷载的内力计算　

将车辆重轴作用于湿接缝中线上，根据规范《公　路桥涵设计通用规范　Ｇ　Ｄ６０－－２００４　４．３．１条规定回　

车辆荷载的技术指标值可知，车轴的着地长度为　ａｚ＝０．２　ｍ，宽度ｂ２＝０．６　ｍ，则板上荷载压力面得边长　

为：　压力面长度：口１＝ａｚ＋２ｈ＝０．２＋２×０．２＝０．６　ｍ．　

压力面宽度：ｂｌ＝６２＋２ｈ＝０．６＋２×０．２＝１．０　ｍ．　荷载对于板中央的有效分布宽度为：　

口＝口ｌ＋２×Ｌ／３＝１．２４３＜２Ｌ，３＝１．２８６．　ａ）活荷载作用在板中央结构跨中弯矩值为：　

．０・５×（１＋ｎ）告（１一争）＝０・５×１・３×　

×（１．９３—０．５）＝１３．

０８６　ｋＮ・ｍ　・７６・　山西交通科技　２０１３年第５期　

ｂ）桥梁工程中计算单向的支点剪力时，可不考　

虑板和主梁的弹性固结作用，此时荷载靠近梁肋板　边缘布置。活荷载作用板端部剪力由于结构分布宽　

度的变化，每ｍ板宽剪力的计算如图５所示。　

ｐ　，／２ａ　ｇ　

图５单向板内力计算圈式　对于跨径内只有一个车轮荷载的情况，活荷载　支点剪力ｐ　的计算公式为：　

Ｑ　＝（１＋　１‘ｙＩ＋Ａ２‘　，　式中：’，ｌ＝０．７１４，ｙ２＝Ｏ．８５１　４，ａＩ＝口１＋￡＝０．６＋０．１８＝０．７８　ｍ，　

其中：　

ＡＩ＝Ｐ。ｂｌ　’ｂｔ　，　

Ａ　２＝｝（Ｐ　）・争　）＝　ａ　）　，　

代人上式中数据得到：　

Ｑｓ＝１．３×（　丽１４０×０．７　１４＋　五　×　

（１．２４３—０．７８）２）＝５６．５５．　３．２．２结构承载能力极限状态计算　

进行结构承载能力极限状态验算时，基本表达　式为：　

ＹｏＳｄ＝ｙ。（∑　Ｇ　ＳＧ＊＋　Ｑ１ＳＱｌｋ＋　。∑　．ｓ　）．　ｉ＝１　Ｊ＝２　３．２．２．１结构弯矩荷载作用效应计算　

ａ）按照组合１中的系数对荷载进行组合，其弯　矩效应值的基本组合表达式为：　

＝１．１×（１．２Ｍｏｒ＋１．４Ｍｏ￣）＝１．１×（１．２×２．２５３＋　１．４×１３．０８６）＝２３．１３　ｋＮ。ｉｎ．　ｂ）结构抗力计算　湿接缝位置处横向受力钢筋为ＨＲＢ级　１２钢　筋，钢筋按间距为１０　ａｍ沿纵桥向布置，计算中选取　１　１１１板宽度范围按９根　１２布置进行结构分析，混　

凝土保护层厚度取值为４０　ｍｉｌｌ。钢筋具体构造图如　图６所示。　

图６箱梁湿接缱钢筋示意圈　

由图６知，　０＋　＝４６．９５　ｍｍ，　

ｈｏ＝１８０－４６．９５＝１３３．０５　ｍｍ．　混凝土板中顶、底层钢筋为１０　１２即Ａ。　＝　

Ａｓ：１　０１８　ｍｉｌｌ　√　２２．４　ＭＰａ，ｆ，ａ＝ｆ￣　＝２８０　ＭＰａ．　由脚　舶　Ａ。　专　。，　

得　：厶　每　：０＜２　取　：２风即，横向顶　ｃｄｏ　板钢筋在跨中位置仅仅是构造钢筋，并非按双筋截　

面要求进行配置钢筋的。进而求得截面的抗弯承载　力为：　ｌ专　Ａ　）＝２８０×１　１０８×（１３３．０５－４６．９５）＝　

２６＿３　ｋＮ・ｍ＞２３．１３　ｋＮ・ｍ．　截面抗弯承载力满足要求，安全系数为１．１４。　３．２．２．２结构剪力荷载作用效应计算　

ａ）按照组合１中的系数对荷载进行组合，其剪　力效应值的基本组合表达式为：　

ｙｏＶａ－－１．１×（１．２　ＧＫ－卜１．４Ｖｃ￣ｘ）＝１．１×（１．２×９．３４＋　

１．４×５６．５５）＝９９．４２　ｋＮ．　ｂ）结构抗力验算　根据《公路桥涵设计通用规范》ＪｒＩ＇Ｇ　Ｄ６０－－２００４　５．２．９回首先对抗剪截面的构造进行验算：　

ｙｏＶｄ＝９９．４２　ｋＮ＜０。５１×１０＿３、　．ｋ　ｂｈｏ＝０．５１×　

１０－３　×１　０００×１３３．０５－－４７９．８　ｋＮ，满足规范要　

求。　根据《公路桥涵设计通用规范》ＪｒＩ＇Ｇ　Ｄ６０－－－２００４　５．２．１０。对于矩形、Ｔ形截面满足下式要求不进行斜　

截面抗剪承载力验算翻：　

０Ｖａ＝９９．４２＜０．５１×１０－３ａ￣ｂｈｏ＝０．５１×１０－３×１×　

１．８３×１　０００ｘ１３３．０５＝１２４．１７５　ｋＮ．　式中：　：为预应力提高系数，本结构中横向为没有配　置预应力钢筋，取ｏｒ２＝１．０。

　２０１３年第５期　王晋斌：箱梁湿接缝的计算与分析　・７７・　

３．２．３结构正常使用极限状态计算　正常使用极限状态涉及到结构的耐久性以及适　

用性，并与规范中结构的限制值进行比较，确保结构　的使用性能。　

ａ）按照组合２、３中的系数对荷载进行组合，其　长短期效应值的基本组合表达式为：　

０．３０８Ｍ￣＝２．２５３＋０．３０８×１３．０８６＝６．２８３　ｋＮ・ｍ．　Ｍ，＝ＭＧ＋Ｏ．５３８ＭＱ＝２．２５３＋０．５３８×１３．０８６＝９．２９３　ｋＮ・ｍ．　ｂ１结构裂缝宽度验算　钢筋混凝土结构中如果出现较大的裂缝，由于　

水分的入侵会导致钢筋的锈蚀，大大缩短了钢筋的　

寿命，桥梁结构处于露天环境中，更需要控制结构的　裂缝宽度。对于本桥湿接缝跨中位置最为不利，选取　该位置对其进行裂缝宽度的验算，验算内容如下所　

示：　

Ｃ１＊Ｃ２・Ｃ３￣每（　％）（ｍｍ），　

Ｃ１＝１．０，Ｃ３＝１．１５，Ｅ＝２．０×１０，如１２　ｍｍ，　

ｃ　＝１＋０．５鲁＝１＋０．５　ｘ　＿１－３３８，　

＝丽　＝８３．４　ＭＰａ０　８７　Ａ　ｈ　０　８７　１　０１８　１３３　０８　，　．　・　・ｎ一．　×　×　．　’　

ｐ：　：—　：０．００８，ｈ　１　０００　１３３　０８　一６・　一　×　．　一。　’　短期荷载效应组合下，并考虑挠度长期增长系　数栌１．４４７后，受弯构件在使用阶段的跨中截面的　

长期挠度值为：　

Ｗｌ＝￣７　０×　０．１　１９×１．４４７＝０．１７２　ｍｍ，　式中：　ｒ加为对框架整体结构，根据《公路钢筋混凝土　及预应力混凝土桥涵设计规范》Ｊ　ｒＧ　Ｄ６２－－２００４中　

６．５要求，根据钢筋混凝土构件等效刚度，按荷载短　期效应下计算的挠度值【ｕ。　

（ｂ）受弯构件在自重作用下跨中处的长期挠度　值　

６＝田ｅ×Ｗｏ０＝０．０ｌ１×１．４７＝０．０１６　ｍｍ．　受弯构件在消除自重后产生长期挠度值：　

Ｗｃｅ＝Ｗｒ－Ｗ￣－．Ｏ．１７２—０．０１６＝０．１５６＜３．２２　ｍｍ．　满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设　

计规范》ＪＴＧ　Ｄ６２－－２００４中６．５．３要求【”。　

４分析与结论　

通过以上验算结果可知，对于２５　ｍ跨径小箱　梁现浇湿接缝设计为１　ｍ后，通过进行承载能力极　

限状态和正常使用极限状态的验算可知：结构安全　

性和耐久性均满足荷载等级要求。　

参考文献：　

［１】中交公路规划设计院．ＪＴＧ　Ｄ６２－－２００４公路钢筋混凝土　

＝１．０×１．３３８×１．１５×　×［２】　

【　３０　＋１　２　）＝０．０７４　ｍｍ＜０．２０　ｍｍ，满足规范要求。　

ｃ）结构挠度验算　（ａ）受弯构件跨中处的长期挠度值　及预应力混凝土桥涵设计规范Ｉｓ］．北京：人民交通出版　社。２００４．　中交公路规划设计院．ＪｒＩ１Ｇ　Ｄ６０－－２００４公路桥涵设计通　用规范［ｓ】．北京：人民交通出版社，２００４．　

Ｔｈｅ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｂｏｘ　Ｂｅａｍ　Ｗｅｔ　Ｊｏｉｎｔ　

ＷＡＮＧ　Ｊｉｎ－ｂｉｎ　（Ｓｈａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ＆Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ　０３００１２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ，ｂｅｎｄｉｎｇ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｃｒａｃｋ　

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