周指示 李 凱

(安徽省交通規(guī)劃設計研究院有限公司，安徽合肥 230014)

1 概述

寧宣杭高速公路寧國—千秋關段在K23+000處(獅橋村附近)設置獅橋高架橋跨越S104，高速公路與S104夾角15°。根據(jù)S104所屬部門意見及設置孔徑要求，該處單孔孔徑40m，第8號，第9號橋墩需要設置門架式橋墩。

由于場地表層覆土厚度大約1 m，下面為中風化石灰?guī)r，橋墩高度約8 m。根據(jù)墩高及橋墩布置形式，同時為了合理配置蓋梁與墩柱剛度比值，橋墩采用矩形墩，橫向橋寬1.6 m、順橋向寬2 m，見圖1，圖2。

圖1 門架墩平面布置圖

2 門架墩方案設計

由于橋墩較矮、地基對橋墩的嵌固作用較好，兩橋墩間距20.5 m、間距較大，為了考慮恒載、溫度荷載及預應力荷載對橋墩的影響，合理配置橋墩受力形式，橋墩與蓋梁連接主要有三種結構形式:橋墩與蓋梁完全固結、一個墩與蓋梁中間設置支座其余兩個橋墩固結及橋墩與蓋梁設置支座，如圖3所示。

圖2 9號橋墩門架墩立面圖

3 方案分析

蓋梁采用橋梁博士3.2進行計算，并考慮升降溫度20℃的影響。

方案:一橋墩蓋梁與墩柱固結，為蓋梁通常的設計方法。

圖4 計算模型

通過圖4計算，發(fā)現(xiàn)收縮許變、預應力荷載及降溫荷載對9a橋墩彎矩影響較大，以第37單元為例，在各種荷載作用下的內(nèi)力計算結果見表1。

表1 9a橋墩第37單元計算結果

9b橋墩所受軸力較大，其45單元內(nèi)力計算結果見表2。

表2 9b橋墩第45單元計算結果

9c橋墩所受內(nèi)力較小，其53單元計算結果見表3。

表3 9c橋墩第53單元計算結果

由表1～表3可以看出，溫度對9a，9b橋墩結構的內(nèi)力影響較大，其引起的彎矩占自重荷載引起的彎矩分別為19.8%及16.2%，預應力荷載對橋墩的影響相對較小，其引起的彎矩占自重荷載引起的彎矩各為10.6%，且隨著墩柱截面尺寸的增加內(nèi)力也相應增大。各種荷載對9c橋墩的影響很小。

方案二:通過對方案一計算得知，9b橋墩受到的軸力最大，恒載作用下，其軸力為9a橋墩的2.17倍、為9c橋墩的161倍，同時9b橋墩還要承擔自重、溫度等荷載引起的彎矩。為了減小9b橋墩的內(nèi)力，提出了方案二，即在9b墩頂設置支座，9a，9c墩仍采用橋墩與蓋梁固結形式。第37單元內(nèi)力計算結果見表4。

表4 9a橋墩第37單元計算結果

9c橋墩所受力較小，其53單元計算結果見表5。

方案三:為了減小橋墩彎矩，使橋墩主要承受豎向力荷載，將橋墩與蓋梁之間設置支座，參照文獻［3］在上部T梁與蓋梁之間設置墩梁固結形式見圖5。

表5 9c橋墩第53單元計算結果

圖5 方案三9號橋墩立面圖

4 方案比選

根據(jù)計算結果，在方案一蓋梁內(nèi)張拉預應力對9a，9b橋墩有影響，9a橋墩墩頂所受彎矩較大，在增加橋墩截面的情況下，受到溫度等因素的影響，橋墩內(nèi)力也在增大。經(jīng)綜合考慮，橋墩截面尺寸取1.6 m×2 m，9b橋墩每側配雙層Φ28鋼筋，9a橋墩外側配置雙層Φ32鋼筋，內(nèi)側配置雙層Φ28鋼筋;方案二橋墩內(nèi)力較方案一有所減小，適當調(diào)整預應力鋼束，9a，9b墩接近軸心受壓構件，但是在荷載綜合作用下，9c墩為受拉構件;方案三蓋梁為連續(xù)梁構件，蓋梁內(nèi)預應力張拉對橋墩影響較小，同時橋墩與蓋梁完全獨立，但是該方案需要采取墩梁固結措施，施工工藝較為復雜。經(jīng)綜合比較，采用方案一為推薦方案。

5 結語

1)門架式橋墩由于墩柱截面相對較小，蓋梁截面相對較大，橋墩抗彎問題為橋墩的設計關鍵;2)在橋墩高度相對較矮的情況下，蓋梁內(nèi)預應力張拉、溫度等因素對橋墩影響較大;3)蓋梁及橋墩在恒載作用下內(nèi)力均較大，在設計時若能選擇重量較輕的其他上部結構形式將會改善橋墩的受力狀態(tài);4)若能在橋墩內(nèi)設置預應力，解決方案二9c橋墩抗拉問題，則方案二其他兩個橋墩受力可大大改善。

［1］繆偉民.大跨度門架墩結構計算與分析［J］.中國水運，2010(4):162-164.

［2］陳明清.大跨度門架墩設計與探討［J］.城市道橋與防洪，2009(8):49-51.

［3］倪 全，宋連林.裝配式T梁連續(xù)剛構橋設計［J］.公路，2008(7):198-201.