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中跨度轨道交通预应力混凝土连续梁的设计 　　摘 要：某轻轨工程一联37.5+50+37.5米预应力混凝土连续箱梁在施工设计时因桥下限界影响，在确定难以改变线路纵断的情况下，采用取消中墩盖梁、中墩改用单支点支承的方案以满足限界要求。针对中墩单支点支承方案边支点存在的支座脱空问题，通过对一个中墩墩梁固结、支点增加配重混凝土和支点施加强迫位移三个方案的计算比选，确定采用墩梁固结方案，较好的解决了此预应力连续梁桥的支座脱空问题。针对中墩单支点支承产生的较大扭矩，按照英国BS5400规范对主要截面抗扭强度进行了验算。在横隔梁计算中，针对现行桥梁规范缺少横隔梁受力分析论述的问题，根据实际经验提出了合理的横隔梁受力分析原则；并对横隔梁进行实体单元建模，根据计算结果分析构件应力分布状态，对单支点横隔梁的强度计算方法提出了合理的建议。 　　关键词：连续梁；墩梁固结；抗扭；横隔梁 　　1 概述 　　某轻轨线一联双线三跨预应力混凝土连续箱梁，线间距由5米渐变为3.8米，梁宽由13.38米渐变为标准段9.58米，横截面为单箱室，桥梁跨度为37.5+50+37.5米。本桥为变高度梁，即边支点处梁高为2米，中支点处梁高为3.2米，梁底高度按二次抛物线变化；上下部连接方式为墩梁分离，为避免主梁倾覆，各墩位处均采用双支座支撑；全梁不仅在腹板处布置了纵向通长预应力束，并在中墩顶板处布置了纵向顶板束。（如图1所示） 　　但是在项目后期，由于该桥下方道路调整，中墩桥墩盖梁侵入行车道限界，需对设计做出调整。调整方案一为改变该段线路标高，使中墩处线路上抬1.2m，受其影响，该段下部桥墩需要重新考虑墩高变化的影响。由于其影响范围较大，不推荐采用该方案。方案二为取消中墩桥墩上部盖梁，中墩采用单支座支撑，从而避免了上部盖梁的侵限问题，并最大程度的减小了对工程量的影响。 　　将中墩调整为单支座支撑后，经过计算发现，由于全桥扭矩均由两边支点承受，当横向风力和单车道列车荷载共同作用时，在主力+附加力工况下中墩支点出现了支座脱空现象，负反力大小为336kN。因此，必须采取措施消除负反力。另外，中墩调整为单支座支撑后还增大了梁截面扭矩，并对中横隔梁的受力情况产生影响。以下主要介绍对这三个方面的设计，进行计算。 　　2 方案比选 　　为解决支座脱空问题，对以下三个方案进行了比较： 　　（1）一中墩桥墩为单点支撑，另一中墩与梁固结。全桥按照杆系单元建立模型，共建立了129个单元，130个节点。其中下部结构仅建立墩梁固结处的桥墩及桩基础的模型，其余部分只需在支点处建立一般支承即可。桥墩按实际尺寸建立，共划分了7个单元，8个节点，通过与主梁的刚性连接模拟固结。对群桩基础按照承台顶面的三种力（轴力N、水平剪力Q和弯矩M），等代为两侧立柱底端均固结、顶端横梁刚度无穷大的门形刚架模型。 　　通过以上方法建立墩梁固结模型，计算后发现，原产生负反力的支座在同种工况下反力为603.8kN，且为最小正反力，支座脱空问题得到较好解决。同时由于只有一个墩与主梁固结，对主梁纵向受力未产生大的影响。 　　（2）两个中墩均为单点支撑，边支点附近边跨增加配重以抵消边墩支座可能产生的负反力，配重材料为钢渣混凝土，浇筑在箱室内。采用与方案一同样的方法建立上部结构模型，支点处设置一般支承，在F25墩附近10.75米的范围内施加分布竖向荷载模拟配重，总配重量为1408kN，即39方钢渣混凝土。经计算，最小支座反力为908.6kN，未出现支座脱空现象。 　　（3）两中墩支点均为单点支撑，两边墩支点施加向上的强迫位移。建模方法同上，强迫位移通过在支点处施加节点强制位移实现，在中墩支点处施加250mm向下的强制位移，同时在边墩支点处施加250mm向上的强制位移。经计算，最小支座反力为464.4kN，未出现支座脱空现象。 　　通过计算比较，三种方案均可抵消边墩支座负反力，而方案一不需要调整预应力束，且更加便于施工；方案二所用钢渣混凝土较多，浇筑在边支点附近箱室内，影响箱梁后期维护，且不利于支座附近箱梁底板受力；而方案三采用强迫位移，通过千斤顶在支点处顶升实现，但工艺复杂，容易产生较大误差，且影响了主梁应力分布，需要增加连续梁的钢绞线用量，并需调整钢绞线线型。 　　因此，本联连续梁最终的梁外形、两边墩支座方案同原设计，一中墩处改用单支撑，另一中墩处改用墩梁固结形式，对应处横隔梁修改；中墩墩取消顶部盖梁，重新核算桥墩受力配筋，并对墩梁固结处重新配筋。 　　3 抗扭计算 　　一个中墩调整为单支座支撑后，由单线列车荷载和横向风力产生的扭矩增加较大，扭矩分布如图2所示。 　　因此有必要对主梁进行抗扭验算。由于铁路桥规中没有关于构件抗扭的计算，采用英国BS5400规范进行计算。计算时应注意，抗扭钢筋应由矩形的