预制小箱梁横向连接优化
肖海波，史贤豪
【摘 要】摘 要：通过Midas计算软件建立空间板单元模型，来分析小箱梁多种横向连接的受力特性，可为今后的同类型桥梁设计提供参考。 【期刊名称】城市道桥与防洪 【年(卷),期】2016(000)011 【总页数】3
【关键词】空间板单元；小箱梁；横向连接
0 引 言
预制小箱梁结构简单，设计、施工经验成熟，经济指标较低，结构刚度较大，抗扭性能较好，梁高适中，适应跨径较大，可采用工厂化预制现场吊装的施工方式，最后通过现浇形成整体桥面，对变宽段桥面适应性较强。由于能做到上下部结构同步施工，所以能在保证桥梁施工质量的前提下，最大限度地缩短现场占用周期。施工方式比较环保，工厂化预制的小箱梁质量可控，对现场交通的不利影响较小，是最经济、施工速度最快的桥型之一。
当前小箱梁的设计主要依据交通部2007年12月出版的《装配式预应力混凝土箱形连续梁桥上部构造》为基础，顶部厚18cm，仅支点及跨中设置横隔板，中横隔板厚20cm。其设计理念是尽可能采用薄壁结构，减轻结构自重，便于运输与吊装；中隔板的数量少，便于外模的整体拆卸。
然而对于重载交通，往往小箱梁在中横隔板处出现竖向、顶板后浇带处出现纵向裂缝，结构的横向连接急剧削弱，单片小箱梁的荷载增加，继而引起小箱梁的跨中底板横向裂缝和近支点处腹板斜向裂缝等结构性裂缝。因此提高小箱梁
的横向连接性能对于该类型桥梁至关重要。
1 工程概况
东外环高架是宁波市新建的城市快速路，设计荷载城-A级，主线及匝道标准段采用预制小箱梁，标准跨径为30～35m，30m小箱梁梁高1.6m，30＜L≤35m小箱梁梁高1.8m，见图1。
考虑到东外环主线高架通行重车且超载现象严重，为了加强小箱梁的横向整体性，提高结构的安全性能，预制小箱梁设计时考虑了多种加强横向联系的措施。并对多种横向联系进行了力学分析，汇总见表1。
预制小箱梁为薄壁构件，基于Midas计算软件，采用空间板单元能有效的模拟小箱梁结构。常规设计为3跨或4跨一联布置，为了凸显横向联系的差异，选用简支35m小箱梁进行建模分析，交通部通用图集中仅在跨中设置一道横隔板，其Midas计算模型见图2。在该模型的基础上，通过调整顶板厚度、横隔板厚度、1/4L处增减横隔板就可方便的模拟不同的横向连接。
3 分析结果[1-4]
将单位集中荷载P加载于跨中某小箱梁处，可得到相应的一组位移值η1～η8。因各片梁的刚度一致，各片梁所分担的荷载与跨中位移是线性相关的。因此，可按式（1）计算各片梁的荷载横向分布系数。
式中：η1为i号梁的荷载横向分配系数；fi为单位荷载作用于跨中横向特定位置时i号梁跨中截面位移。
将单位集中荷载P逐个施加在1#～8#小箱梁处，则可得到荷载P在桥梁横向不同位置时各片梁的横向分配系数，再将各片梁的横向分配系数连起来就得到了不同梁的横向分配系数影响线见图3。
由图3可得，在相同荷载作用下，边梁的横向分布系数最大，结构受力最不利。靠近结构中心线处，横向分配系数较为均匀，结构受力较好。
一般情况下，边梁（1#和8#）和次边梁（2#和7#）受力最不利，控制上部结构设计。
不同的横向联系下单位荷载P作用在1#～2# （7#～8#）梁处该梁的竖向位移及横向分布系数比较见表2、表3。
边梁（1#和8#）和次边梁（2#和7#）在不同横向连接下的横向分配系数变化见图4。
顶板厚度增加、横隔板增厚和横隔板数量增加均能减少小箱梁竖向位移，提高小箱梁的横向刚度。其中顶板厚度增加和横隔板数量增加对小箱梁竖向位移的减少效率较高，横向刚度贡献较为明显，而横隔板加厚对小箱梁横向刚度的贡献最小。
当小箱梁无横隔板时，桥梁整体性最差，边梁的横向分布系数最大，受力不合理。当设置1道横隔板时，横向分布系数迅速下降，而继续增加横隔板数量对横向分布系数影响不大。
因此，为了提高预制小箱梁结构的横向整体性，可以选用增大顶板厚度或增加横隔板的数量来实现。对于重载交通，由于局部荷载大，加大顶板厚度对结构的局部受力有利；而且增加横隔板数量导致小箱梁外模分块，脱模难度加大，且影响横隔板处混凝土的密实度及整体外观质量。
4 结 论
（1）顶板加厚、横隔板加厚和增加横隔板数量增加均能增加小箱梁横向刚度，其中顶板加厚及增加横隔板的数量对于桥梁横向刚度提高最为有效。
预制小箱梁横向连接优化
