钢箱梁预拱度设计

钢箱梁预拱度相关概念和设计

桥梁预拱度设置牵涉到行车安全与舒适，是结构设计工作中一个必不可少的环节。

公路桥梁由于排水需要，必须设置不小于0.3%的纵坡，实际施工时按照线路标高+预拱度立模或者制造。

桥梁技术深奥，即使你目前处在混沌的迷雾中，希望给你带来些启发。

任何一座桥梁在恒载作用下均有一个成桥挠度，活载作用时也有活载挠度，桥梁刚度的要求，其中桥梁梁高起着决定性的作用。

梁高取值过小的话，刚度就可能不满足要求，梁高过小活载应力幅也过大，不利于预应力的配置。

一座桥梁首先要取定合适的梁高以满足刚度需求，这是最重要的一个参数。

我们先来看下混凝土结构桥梁刚度的验算理论发展。

刚度其实就是静活载的位移，铁路规范中的定义直截了当，简洁明了，04公路规范给设计者绕了一个弯，是荷载的短期效应而不是作用的短期效应，如下图。

以C50混凝土为例说明公路规范刚度要求：[（1x恒载挠度+0.7x静活载挠度）X1.425-恒载挠度x1.425]=0.9975x静活载位移。所以公路规范刚度要求与铁路规范是一致的，峰回路转，殊途同归，如是而已。

18公路规范与铁路规范一致，刚度要求采用静活载位移。下图是15公路钢结构对刚度要求和设置预拱度的要求。

我们注意到上图有此语“当荷载作用于一个跨径内可能引起该跨径正负挠度时”，很多同仁在验算梁式结构时，也采用正负挠度绝对值相加，其实这是值得探讨的。

一般情况下该语针对同一跨径内位移影响线同时存在正负异号区域的结构，比如非实腹式拱桥和悬索桥。对于通常的梁式结构是不需要正负挠度绝对值相加的。

针对连续结构：预拱度值有两种设法，不同之处在于对活载的处理，目前没有统一。

预拱度值1 = —[恒载挠度+0.5x静活载(最大挠度+最小挠度)]

预拱度值2 = —[恒载挠度+0.5x静活载最大挠度]

方法1理由如下：活载过桥时，结构各点位移可上可下，直接取下值会使得预拱度过大，取两者平均值切合实际。

由于简支结构最小挠度为0，该方法针对简支结构也能说通。

你站在桥上一个点看风景，看风景的人在桥上看你，车流不息，看风景的人就这样一直注目着你，他能看到你在桥上的整个变化幅度。

方法2理由如下：活载过桥时，某处发生最小挠度时表明活载还没有到达该处，此时的挠度对活载走行没有影响，而活载到达该处时一般挠度达到最大值，因此该值才具备实际意义。

你站在桥上一个点看风景，看风景的人在桥上看你，车流不息，看风景的人就这样一直注目着你，但是你站在连续梁桥上面，他一直注目，当车流仅仅在某一跨时，你总是唯正唯负，固守初心。

日本道桥示方书2017

AASHTO 2017 只考虑恒载（含收缩徐变）

可见，日本规范、美国规范中预拱度不考虑活载。

预拱度的设置，对于无砟轨道是否设置活载预拱度，请与轨道专业共同研究确定。一般不设置活载预拱度。若轨道标高不设置相应预拱度，建议桥专业亦不设置，以免预拱而导致轨道底扣件侵占桥上轨道板，影响扣件的调整功能。

此外对于组合梁的大跨度桥梁无砟轨道来说，为了保证收缩徐变后的行车平顺性，一般桥梁和轨道共同设置了活载预拱度，比如赣州赣江特大桥。

钢桥的线形是根据设计单位提供的预拱度数值，结合线路纵坡制造出来的。

钢箱梁外伸横梁及其预拱度

当地面不能正常立墩时，通常将横梁外伸到可以立墩位置，上部结构外伸处理，外伸横梁是钢箱梁结构中比较常见的处理方式。

横梁梁高需要根据横梁计算，与外伸横梁跨度、主梁与横梁的交点位置有关。主梁居中的外伸横梁，横梁高度与主梁跨度、横梁跨度有关。

外伸横梁由于横梁跨度大，桥墩位置主梁有很大的竖向挠度，需要通过横向预拱度加以补偿。

钢结构外伸横梁实景图

钢结构外伸横梁设计及其预拱度

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