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摘要 ：随着经济的高速发展，桥梁建设在繁荣的市场需求下得到长足进步，为进一步推动我国桥梁建设研究，本文结合其他学者研究成果，对城市高架桥连续宽箱梁空间效应进行简要分析，着重从预应力空间效应、横在作用下箱梁空间效应和活载箱梁空间效应四个方面进行分析。
关键词 ： 高架桥 宽箱梁 预应力 空间效应 分析
中图分类号：U448.28 文献标识码： A
为了适应城市现代化的发展，城市高架桥的修建数量不断增加，对高架桥质量都有了更高的要求，本项目济广高速济南连接线工程主线桥设计为双向6车道以上，桥面宽度25米，上部结构采用单箱三室截面，翼缘板悬臂4.65米，桥梁横向悬臂大，在桥墩大小保持不变的情况下，对桥梁的空间效应提出更高要求。因此，在进行城市高架桥设计时，必须对桥梁空间结构进行充分考虑，本文对桥梁的空间受力特征进行研究，以期为促进桥梁建设的进一步发展提供一定的理论依据。
一、预应力空间效应分析
本文首先就结构自重作用下和结构自重加纵向预应力作用下的宽箱梁横向拉应力进行对比研究，经对比发现，在结构自重做用下，桥梁宽箱梁出现的变形现象较为明显，以主线三跨预应力宽箱梁桥梁为例，根据计算结果显示此时位于箱梁中间的腹板顶的横向拉应力为2.1MPa，而通过纵向预应力作用之后，箱梁横向变形现象有效减少，横向拉应力减少到0.4MPa。由此表明，纵向预应力对横向受力有着非常显著的影响。同时根据不同的纵向预应力布置方式对宽箱梁各截面受力的影响进行对比显示，不同的纵向预应力配置下，对各截面顶板、腹板和底板的应力影响十分明显，对三者同时配置纵向预应力可使顶板拉应力达到最优状态。
以上部分为对纵向预应力的简要介绍，接下来将对横向预应力进行简要分析。研究表明，横向预应力的配置可有效减小宽箱梁桥各截面的顶板横向拉应力，而横向压应力则均有所增大。同时横向预应力的配置对腹板的横向拉应力的减少也有一定帮助，横向压应力则变化不大。因此在宽箱梁桥中有效配置横向预应力可有效减小桥梁的横向拉应力。从内力角度进行分析，横向预应力的配置使得宽箱梁桥各个箱内部顶板纵向截面内的正弯矩有所减小，尤其以腹板处顶板效果最为显著。在横向预应力的配置情况下，顶板轴力又原来的拉力转变成为压力，有效减少了拉应力，同样在配置有活载的地方，横向预应力对减小剪力也有较为显著的效果。本文对不同横向预应力布置方式对桥梁力学结构产生的影响进行了对比，研究发现增大横向预应力间距对减小顶板挠度和减小各截面的横向拉应力都存在负面影响。
二、恒载作用下箱梁空间效应分析
恒载也被称之为永久荷载，主要是指施加在桥梁结构上固定的荷载。包括结构自重、非承重结构和桥梁装饰结构的重量等。恒载在整个桥梁生命周期中会持续的施加在结构上，因此在进行桥梁结构设计时，其长期效应应当被着重考虑。在结构重力、预应力等不同的永久力作用下，宽箱梁应力分布规律也是各不相同，在过去的宽箱梁应力分布规律研究中，众多学者的研究重点主要放在了结构重力这一特定类型上，在其他方面考虑较少，这种局限性的研究方式难以体现其他作用力下宽箱梁应力的分布规律。由于在不同的作用力的影响下，箱梁应力分布规律有所不同，探究一致性的分布规律有着较高的难度，本文仅以成桥阶段宽箱梁的应力分布为研究对象，进行综合作用下应力分布特征的研究分析。
本文通过对成桥阶段箱梁纵向应力、成桥阶段边跨跨中纵向应力、成桥阶段边跨中支点附近纵向应力、成桥阶段中支点纵向应力和成桥阶段中跨跨中纵向应力进行全面对比分析得出宽箱梁桥各断面纵向受力特点如下：
（一）宽箱梁桥主梁各部位所呈现出的内力、应力和应力值的变化趋势具有高度的一致性。
（二）宽箱梁顶板、底板纵向应力分布不是均匀分布，各个关键断面受力程度差异较大。
（三）在考虑宽箱梁结构的空间效应时，平截面的假定条件不满足，也即是此时截面的中性轴并不是直线，而是变成了曲线，且每个断面都表现出不同的形态。
（四）在宽箱梁桥中，与通常意义上的剪力滞表现为腹板与腹板之间的差异所不同的是，宽箱梁中的剪力滞表现为整个顶板的纵向应力的连续变化。
（五）每一个中腹板部分所受力较为相近，差别不大，而边腹板区域与中腹板区域所受力相比则差别较大，边腹板悬臂剪力滞现象表现尤为明显。跨中的边腹板下端纵向应力也明显小于平均应力。
三、活载箱梁空间效应分析
桥梁活载也被称为桥梁可变荷载，是施加在桥梁结构上的由人群、物资和交通工具等引起的使用或占用荷载以及自然产生的自然荷载。进行活载条件下箱梁空间效应分析可以对桥梁结构和承重效应进行优化，提升桥梁安全度。
本文根据研究对象的实际数据进行测试分析，使用有限元分析方法和QJX两个进行对比，据此得出边跨跨中腹板下端纵向应力活载加载结果显示，有限元分析方法和QJX箱梁计算结果有着明显差别，其中城市高架桥连续宽箱梁结构中桥梁边跨外腹板下缘、次中腹板下缘和中腹板下缘运用有限元ANSYS计算的最大影响值分别为2.758、2.028、1.886，而QJX箱梁计算结果均为0.808；对MAX/MPa值进行计算结果显示，有限元计算结果分别为1.816、1.297、1.196，QJX箱梁计算均为1.33；MIN/MPa值计算结果显示，有限元計算结果分别为-0.227,、-0.221、-0.209，QJX箱梁计算为-0.24；而桥梁腹板下缘横向偏载系数分别为1.37、0.98、0.90（注：本次计算结果未计入冲击系数）。通过以上数据结果表明：一是相比较梁单元计算结果而言，应力的影响面局部效应如果较大，在一定程度上会对局部的重载车轮荷载更加敏感。二是每个腹板对应的纵梁横向系数差较为明显，中腹板横向系数则小于经验系数，而外腹板的横向系数比经验系数较大，可达到通常经验系数的1.2倍之多，因此取用经验系数进行设计存在不安全隐患，在实际设计中应当根据桥梁活载符合进行精确计算出实际偏载系数，不可以一概全的使用经验系数。
四、结语
本文通过分析表明，无论是预应力分析还是恒载、活载效应，高架桥宽箱梁空间效应十分显著。在活载作用下，由于外腹板的横向系数较大，因此在系数的选取时，取经验系数是不安全的，需要根据实际情况进行计算以确保桥梁的安全使用。由于宽箱梁结构空间效应明显，尚需进行进一步精细化的数据研究，本文受限于研究平台以及笔者知识深度的限制，在此对宽箱梁空间效应仅做局部分析，更多深层次研究尚需探索和发现。
参考文献：
[1]徐海军，冷金荣.城市高架桥异形宽箱梁空间结构分析[J].结构工程师.2010（04）
[2]陈国强.连续宽箱梁的偏载增大系数的讨论[J].公路交通科技.2019（07）
[3]蒙井玉.城市大型立交连续箱梁桥设计与施工关键技术研究[D].重庆交通大学.2012（03）
作者简介：邹森男汉族陕西泾阳人1981年生工程师主要从事铁路、公路及市政施工
关键词 ： 高架桥 宽箱梁 预应力 空间效应 分析
中图分类号：U448.28 文献标识码： A
为了适应城市现代化的发展，城市高架桥的修建数量不断增加，对高架桥质量都有了更高的要求，本项目济广高速济南连接线工程主线桥设计为双向6车道以上，桥面宽度25米，上部结构采用单箱三室截面，翼缘板悬臂4.65米，桥梁横向悬臂大，在桥墩大小保持不变的情况下，对桥梁的空间效应提出更高要求。因此，在进行城市高架桥设计时，必须对桥梁空间结构进行充分考虑，本文对桥梁的空间受力特征进行研究，以期为促进桥梁建设的进一步发展提供一定的理论依据。
一、预应力空间效应分析
本文首先就结构自重作用下和结构自重加纵向预应力作用下的宽箱梁横向拉应力进行对比研究，经对比发现，在结构自重做用下，桥梁宽箱梁出现的变形现象较为明显，以主线三跨预应力宽箱梁桥梁为例，根据计算结果显示此时位于箱梁中间的腹板顶的横向拉应力为2.1MPa，而通过纵向预应力作用之后，箱梁横向变形现象有效减少，横向拉应力减少到0.4MPa。由此表明，纵向预应力对横向受力有着非常显著的影响。同时根据不同的纵向预应力布置方式对宽箱梁各截面受力的影响进行对比显示，不同的纵向预应力配置下，对各截面顶板、腹板和底板的应力影响十分明显，对三者同时配置纵向预应力可使顶板拉应力达到最优状态。
以上部分为对纵向预应力的简要介绍，接下来将对横向预应力进行简要分析。研究表明，横向预应力的配置可有效减小宽箱梁桥各截面的顶板横向拉应力，而横向压应力则均有所增大。同时横向预应力的配置对腹板的横向拉应力的减少也有一定帮助，横向压应力则变化不大。因此在宽箱梁桥中有效配置横向预应力可有效减小桥梁的横向拉应力。从内力角度进行分析，横向预应力的配置使得宽箱梁桥各个箱内部顶板纵向截面内的正弯矩有所减小，尤其以腹板处顶板效果最为显著。在横向预应力的配置情况下，顶板轴力又原来的拉力转变成为压力，有效减少了拉应力，同样在配置有活载的地方，横向预应力对减小剪力也有较为显著的效果。本文对不同横向预应力布置方式对桥梁力学结构产生的影响进行了对比，研究发现增大横向预应力间距对减小顶板挠度和减小各截面的横向拉应力都存在负面影响。
二、恒载作用下箱梁空间效应分析
恒载也被称之为永久荷载，主要是指施加在桥梁结构上固定的荷载。包括结构自重、非承重结构和桥梁装饰结构的重量等。恒载在整个桥梁生命周期中会持续的施加在结构上，因此在进行桥梁结构设计时，其长期效应应当被着重考虑。在结构重力、预应力等不同的永久力作用下，宽箱梁应力分布规律也是各不相同，在过去的宽箱梁应力分布规律研究中，众多学者的研究重点主要放在了结构重力这一特定类型上，在其他方面考虑较少，这种局限性的研究方式难以体现其他作用力下宽箱梁应力的分布规律。由于在不同的作用力的影响下，箱梁应力分布规律有所不同，探究一致性的分布规律有着较高的难度，本文仅以成桥阶段宽箱梁的应力分布为研究对象，进行综合作用下应力分布特征的研究分析。
本文通过对成桥阶段箱梁纵向应力、成桥阶段边跨跨中纵向应力、成桥阶段边跨中支点附近纵向应力、成桥阶段中支点纵向应力和成桥阶段中跨跨中纵向应力进行全面对比分析得出宽箱梁桥各断面纵向受力特点如下：
（一）宽箱梁桥主梁各部位所呈现出的内力、应力和应力值的变化趋势具有高度的一致性。
（二）宽箱梁顶板、底板纵向应力分布不是均匀分布，各个关键断面受力程度差异较大。
（三）在考虑宽箱梁结构的空间效应时，平截面的假定条件不满足，也即是此时截面的中性轴并不是直线，而是变成了曲线，且每个断面都表现出不同的形态。
（四）在宽箱梁桥中，与通常意义上的剪力滞表现为腹板与腹板之间的差异所不同的是，宽箱梁中的剪力滞表现为整个顶板的纵向应力的连续变化。
（五）每一个中腹板部分所受力较为相近，差别不大，而边腹板区域与中腹板区域所受力相比则差别较大，边腹板悬臂剪力滞现象表现尤为明显。跨中的边腹板下端纵向应力也明显小于平均应力。
三、活载箱梁空间效应分析
桥梁活载也被称为桥梁可变荷载，是施加在桥梁结构上的由人群、物资和交通工具等引起的使用或占用荷载以及自然产生的自然荷载。进行活载条件下箱梁空间效应分析可以对桥梁结构和承重效应进行优化，提升桥梁安全度。
本文根据研究对象的实际数据进行测试分析，使用有限元分析方法和QJX两个进行对比，据此得出边跨跨中腹板下端纵向应力活载加载结果显示，有限元分析方法和QJX箱梁计算结果有着明显差别，其中城市高架桥连续宽箱梁结构中桥梁边跨外腹板下缘、次中腹板下缘和中腹板下缘运用有限元ANSYS计算的最大影响值分别为2.758、2.028、1.886，而QJX箱梁计算结果均为0.808；对MAX/MPa值进行计算结果显示，有限元计算结果分别为1.816、1.297、1.196，QJX箱梁计算均为1.33；MIN/MPa值计算结果显示，有限元計算结果分别为-0.227,、-0.221、-0.209，QJX箱梁计算为-0.24；而桥梁腹板下缘横向偏载系数分别为1.37、0.98、0.90（注：本次计算结果未计入冲击系数）。通过以上数据结果表明：一是相比较梁单元计算结果而言，应力的影响面局部效应如果较大，在一定程度上会对局部的重载车轮荷载更加敏感。二是每个腹板对应的纵梁横向系数差较为明显，中腹板横向系数则小于经验系数，而外腹板的横向系数比经验系数较大，可达到通常经验系数的1.2倍之多，因此取用经验系数进行设计存在不安全隐患，在实际设计中应当根据桥梁活载符合进行精确计算出实际偏载系数，不可以一概全的使用经验系数。
四、结语
本文通过分析表明，无论是预应力分析还是恒载、活载效应，高架桥宽箱梁空间效应十分显著。在活载作用下，由于外腹板的横向系数较大，因此在系数的选取时，取经验系数是不安全的，需要根据实际情况进行计算以确保桥梁的安全使用。由于宽箱梁结构空间效应明显，尚需进行进一步精细化的数据研究，本文受限于研究平台以及笔者知识深度的限制，在此对宽箱梁空间效应仅做局部分析，更多深层次研究尚需探索和发现。
参考文献：
[1]徐海军，冷金荣.城市高架桥异形宽箱梁空间结构分析[J].结构工程师.2010（04）
[2]陈国强.连续宽箱梁的偏载增大系数的讨论[J].公路交通科技.2019（07）
[3]蒙井玉.城市大型立交连续箱梁桥设计与施工关键技术研究[D].重庆交通大学.2012（03）
作者简介：邹森男汉族陕西泾阳人1981年生工程师主要从事铁路、公路及市政施工