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摘要：近年来，我国交通行业尤其是山区高速公路取得了长足发展，山区高速公路地形地质复杂，桥隧比占比高，做好桥梁设计显得尤为重要。20m预应力简支小箱梁有着广泛应用，随着《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362－2018）颁布实施，因新规范对混凝土净保护层厚度要求以及计算方法内容的改变，以往预应力简支小箱梁配筋方式及静力计算方法已不适用。立足新规范，本文对20m预应力简支小箱梁的配筋及静力计算进行研究。
关键词：山区高速公路；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》；简支小箱梁；配筋；静力计算
0 引言
山区高速公路因地形地质复杂，有着平纵曲线复杂、施工场地受限、运输条件差等特点。预应力混凝土装配式小箱梁是近十多年新推出的、运用广泛的结构型式，设计和施工技术较成熟，裸梁结构刚度大、抗扭性能较好，跨越能力较强，梁高适中，具有施工简单、预制方便，对地面交通影响小等优点。预应力简支小箱梁凭借造价低，适用性强，易施工等特点在山区高速公路有着广泛应用。
1 新旧规范对比
对比《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362－2018）与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD 62-2004）调整了混凝土桥涵用钢筋等级；增加了桥梁结构设计的基本要求；强化了混凝土桥涵的耐久性设计要求；补充了混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求、针对复杂桥梁的使用精细化分析方法、体外预应力桥梁设计方法、混凝土桥梁应力扰动区设计方法；调整了圆形截面受压构件的正截面承载力计算方法；增加了不同边界条件下确定受压构件计算长度系数的计算公式；调整了钢筋混凝土结构裂缝宽度计算方法；补充调整了构造设计要求等差异。
新旧规范下第九章构造规定下钢筋净保护层厚度存在明显差异。如对上部结构小箱梁于Ⅱ类环境中，在18规范下钢筋最小净保护层厚度为30mm，在04规范钢筋最小净保护层厚度为25mm。由于混凝土保护层厚度要求改变以及计算方法的更新导致以往小箱梁配筋方式以及计算方法不适用。
表1-1 混凝土保护层最小厚度（mm）
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表1-2 普通钢筋与预应力直线形钢筋最小混凝土保护层厚度（mm）
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2 新规范下配筋方法
2.1 配筋原则
根据表1《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362－2018）要求，结合我省山区高速公路实际情况，Ⅱ类环境下混凝土保护层厚度取30mm。
2.2 配筋方法
本文以中梁为例，结合小箱梁边跨和跨中截面尺寸，如图2-1所示，首先确认顶底板N1、N5纵向钢筋及箍筋N7a、N8a、N9a钢筋位置。保证最外层箍筋混凝土保护层厚度为30mm，钢筋外径按照GB-T 1499.2-2018 第2部分：热轧带肋钢筋取值。N1钢筋取16，N7a钢筋取10。即N1钢筋中心到小箱梁底板边缘位置距离为30+d7a+d5/2=30+11.6+18.4/2=53.1mm。
按此方法依次对纵向钢筋、箍筋、搭接钢筋进行配筋，配筋结果如图2-2所示。
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图2-1 梁体部分钢筋图
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图2-2 梁体钢筋图
3 总体静力分析
3.1计算方法概述
总体静力计算采用《桥梁博士3.6》进行平面杆系计算。将结构离散为平面梁单元。横隔板自重分预制和现浇，按集中力分阶段作用于结构，小箱梁横向湿接头按附加截面输入。总体计算按桥梁施工流程划分计算阶段，对施工阶段及运营阶段均进行内力、应力、结构刚度的计算。
3.2结构有限元模型
3.2.1单元离散图
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图3-1 单元离散图
最小梁长及标准梁长主梁结构类型为全预应力混凝土结构，最大梁长主梁结构类型为A类预应力混凝土结构，标准梁长有限元计算时将结构离散为24个梁单元。材料类型共有1种。共有4束钢束。
3.4 施工程序
《桥梁博士3.6》计算时需要输入的参数
(1) 钢束采用标准GB/T5224-2014高强低松弛钢绞线，公称直径φs15.2mm，单股面积Ap=139
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，张拉控制应力
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。
(2) 小箱梁配束
边梁：5+5+5+4 中梁：5+5+4+4
波纹管外径：4φs15.24=62mm；5φs15.24=67mm。
(3) 横隔板自重分预制和现浇，按集中力分阶段作用于预制梁上，括号内为跨中横隔板重量，括号外为端头横隔板重量。
横隔板集中力：边梁预制：3.7（5.9）边梁现浇：6.2（3.1）中梁预制：6.2（7.1）中梁现浇：12.4（6.2）
注：括号外数字用于端横隔板，括号内数字用于中横隔板，单位kN。
(4) 现浇堵头砼按集中力作用于预支梁上。
堵头砼集中力：标准梁长：10.1kN最小梁长：5.5kN 最大梁长：14.8kN
（5）小箱梁翼缘板湿接缝按附加截面输入，根据不同桥宽实际湿接缝宽计算。
（6）防撞护栏按单侧q=11.9kN/m，按跨中横向分布系数进行横向分配边梁、中梁；10cm沥青混凝土重力密度按24kN/m3，10cm现浇混凝土（不参与结构受力）重力密度按26kN/m3。
（7）计算正弯矩与剪力时，结构基频为
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，冲击系数μ=0.32。
（8）汽车荷载横向分配系数采用支点采用杠杆法，跨中采用刚接梁法计算。
组合Ⅰ：恒载+汽车；
组合Ⅱ：恒载+汽车+温度影响力（按不利则组合）
本次计算，为控制施工及使用阶段主梁的砼压应力满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》要求。跨径L=20m、25.5m路基宽度小箱梁进行了计算。
4 结论
使用上述配筋形式及计算方法得出L=20m简支小箱梁正截面抗弯承载能力、使用阶段正截面、斜截面抗裂、钢束最大拉应力、混凝土主压应力、主拉应力以及施工阶段砼压应力均满足规范要求。L=20m简支小箱梁小箱梁桥面板正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力、抗裂能力均满足规范要求。该配筋方法满足规范及计算要求，切实可用。
参考文献：
[1]张伟，王学军，高猛.山区高速公路装配式桥梁方案比选研究[J].山东交通科技.2021（01）
[2]李静文.预应力混凝土小箱梁桥荷载横向分布研究[J].西安理工大学.2020（01）
[3]王欢.先简支后连续预应力混凝土小箱梁桥预应力束的优化设计[J].长沙理工大学.2013（S2）