摘要：某桥梁预制过程中由于制作线形误差，造成后期端横梁现浇线形与原设计产生偏差。文中针对该问题提出端横梁两两相连的处置方案，并采用ANSYS建立小箱梁设置35 cm厚横梁、不设置横梁及设置10 cm厚横梁的3种计算模型对墩顶主梁现浇段支座反力及翼缘板横向应力进行计算分析，结果表明横梁有效宽度折减至10 cm后不影响车辆荷载作用下支座反力的分配，且横梁最大横向拉应力为0.37 MPa，验证了处置方案的可行性。
关键词：桥梁；预应力砼箱梁；端横梁；线形偏差；数值模拟
JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定箱形截面梁必须设置端横隔板，弯箱形截面梁还应设置中间横隔板。端横隔板主要起加强主梁横向之间联系的作用。
某桥梁上部结构为跨径20 m、斜交角度30°的预应力砼小箱梁，小箱梁端横梁原设计为钢筋砼横隔板，厚35 cm。预制主梁时，由于对斜交角度的理解偏差，造成端横梁现浇线形呈阶梯状。该文针对该问题研究处置方案，并通过数值模拟分析验证方案的可行性。
1 工程概况
某立交桥桥面宽度为24 m，上部结构采用预应力砼（后张）小箱梁，先简支后连续；下部结构采用肋板台、柱式墩、桩基础。桥梁平面位于R=700 m的右偏圆曲线上，桥面横坡单向为4%，纵断面纵坡为3%（见图1）。
图1 桥梁立面图（单位：cm）
主梁预制过程中，施工单位仅考虑到主梁底板与轴线斜交30°，梁端锚具又必须和腹板平面保持垂直，而忽略了梁端腹板位置随斜交角度变化的关系，造成预制梁的尺寸与设计不符。梁板现场布置见图2。主梁腹板制作误差导致横梁整体现浇后其斜交角度发生变化，造成端横梁现浇线形与原设计产生偏差（见图3）。
图2 左幅梁板现场布置
图3 横梁平面布置示意图
2 处置原则及方案
针对该桥现状，结合工期要求提出以下处置原则：1）处置后结构能满足原设计荷载验算要求，不影响桥梁结构的正常使用；2）边跨与桥台背必须留足伸缩缝间距，满足伸缩缝设置要求；3）处置方案经济、可行，且不影响项目总工期；4）禁止在梁端锚固区进行植筋等修复施工。
按照上述处置原则，提出如下处置方案：1）针对边跨边梁长度比原设计尺寸短的情况，凿除封端砼重新进行浇筑，加长至原设计梁长。2）考虑到各主梁梁端翼缘板平面纵向呈阶梯状，导致横梁顶部钢筋不能横向通长布置，先在翼缘板位置定位放线，按照原设计要求用墨线弹出应凿除砼的外连接线。采用气泵风镐机械进行施工。3）对于因主梁梁长制作误差导致浇筑横梁实际有效宽度不足35 cm之处，对横向钢筋沿高度方向进行加密处理，钢筋间距调整至8 cm。4）新旧砼间的结合不仅要强度高，而且要避免新旧砼收缩时结合面处开裂。由于主梁梁端腹板处不能植筋，腹板表面凿毛后用压力水将碎屑、粉末冲洗干净。砼表面浮浆清除后，在界面上抹上高标号水泥砂浆或界面处理剂增大胶结力。
3 计算分析
按照上述处置方案整体浇筑横梁时，由于横桥向相邻主梁腹板前后错台，且纵桥向两梁之间腹板间距不一，横梁和主梁之间有效连接宽度不足35 cm（原横梁设计厚度）。为此，经现场实际测量，计算时将横梁厚度折减至10 cm。
3.1 建立数值模型
采用有限元软件ANSYS建立小箱梁设置35 cm厚横梁（原设计横梁）、不设置横梁及设置10 cm厚横梁3种计算模型（见图4），分析车辆荷载作用下支座反力和翼板横向应力。主梁和横梁采用Solid65单元、支座采用Combine14单元模拟。
计算加载工况分为两种：工况一为车辆荷载作用下支座反力计算，按车辆荷载后轴单轮重70 k N进行加载，作用在主梁中心线位置（见图5）；工况二为车辆荷载作用下翼缘板横向应力计算，按后轮着地面积施加均布荷载（见图6）。
图4 计算分析模型
图5 加载工况一（单位：mm）
图6 加载工况二（单位：mm）
3.2 支座刚度计算
该桥中支点滑动支座和固定支座的规格分别为GYZ325×55（NR）、GYZF4325×55（NR），支座直径r=0.325 m，厚度te=0.055 m，中间层的橡胶片厚度t=0.005 m，剪变模量Ge=1 MPa，承压面积A=82.94 m2。支座的平面形状系数S为：
支座的弹性模量E为：
支座x轴方向的刚度SDx为：
y、z轴方向的刚度为：
3.3 支座反力分析
工况一时3种模型的支座反力见表1和图7。
表1 支座反力计算结果
注：正为拉，负为压。
图7 支座反力分布
由图7可知：模型一、三的支座反力分布趋势一致；模型二中，横梁对1号主梁支座反力的分配效果较明显。说明横梁有效宽度折减至10 cm时其横向分配车辆荷载的作用与原设计横梁一致。
3.4 横向应力分析
工况二时3种模型的翼板及横梁的横向应力见图8～10。
由图8可知：车辆荷载作用下，模型一横梁的最大横向拉应力为0.18 MPa，模型二翼板的最大横向拉应力为1.40 MPa，模型三横梁的最大拉应力为0.37 MPa，分别为C50砼抗拉强度设计值的9.8%、77.8%和20.2%。说明横梁有效宽度折减至10 cm时其翼板横向拉应力验算满足设计要求。
图8 模型一横向应力计算云图（单位：Pa）
图9 模型二横向应力计算云图（单位：Pa）
图10 模型三横向应力计算云图（单位：Pa）
4 结语
针对该桥因主梁制作误差导致横梁无法按原设计线形施工的情况，采取横向主梁间两两现浇横梁的处置措施。横梁对墩顶主梁现浇段支座反力及翼缘板横向应力影响的分析结果表明，横梁有效宽度折减至10 cm不影响车辆荷载作用下支座反力分配，且横梁最大横向拉应力为0.37 MPa，小于C50砼的抗拉强度设计值1.83 MPa，处置方案可行。
