陶 興，戴佳陽，徐 俊

（上海市政交通設(shè)計(jì)研究院，上海市 200030）

1 工程概況

鳳凰港橋?yàn)樾⒏惺信R空經(jīng)濟(jì)區(qū)陳天大道上的一座橋梁，東西走向，路線與河道交角約66°，橋位處河道上口寬約45 m，無通航要求，河道常水位20.1 m，最高洪水位22.5 m。其主橋?yàn)?×32.7 m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支變連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)，為與橋位附近景點(diǎn)“鳳凰臺(tái)”相呼應(yīng)，也為方便游客休息、觀景，在鳳凰港橋靠鳳凰臺(tái)側(cè)設(shè)置人行觀景臺(tái)一座，結(jié)構(gòu)采用兩跨曲線連續(xù)鋼箱梁，索塔裝飾，整體造型以鳳凰為創(chuàng)意來源，見圖1。

圖1 鳳凰港橋鳥瞰

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）抗震標(biāo)準(zhǔn)：地震基本烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05 g；

（2）環(huán)境類別：Ⅰ類

（3）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100；

（4）橫斷面布置：0.19 m(欄桿)+2.12 m(人行道)+0.19 m(欄桿)=2.5 m。

（5）橋面鋪裝：下層40～60 mm厚C40鋼筋混凝土鋪裝＋2 mm防水層+上層10 mm厚防滑地磚。

3 材料

混凝土：塔座、蓋梁、立柱采用C40，承臺(tái)C35，梁內(nèi)填充素混凝土C30，鉆孔樁水下C30，承臺(tái)混凝土墊層C15。

鋼筋：HPB235和HRB335。

鋼材采用Q235C。

預(yù)應(yīng)力筋采用Φs15.20高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，fpk=1860 MPa。

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

景觀平臺(tái)平面為圓弧形，軸線長68.796 m，半徑為110.606 m，縱坡設(shè)置為兩端與鳳凰港橋相接位置同鳳凰港主橋，中間直線過渡，橫坡為向外側(cè)0.91%的單向坡。

平臺(tái)結(jié)構(gòu)采用兩跨連續(xù)鋼箱梁，高1.532 m，寬2.5 m，橋跨布置為2×33.148 m?？紤]到僅在箱梁內(nèi)側(cè)填充壓重混凝土，采用單箱雙室截面。箱梁頂、底板厚16 mm，腹板厚為16 mm，橫隔板板厚12 mm，縱向加勁肋厚10 mm，橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距為2 m，見圖2。鋼箱梁采用分段制作，現(xiàn)場吊裝拼接。

圖2 箱梁橫斷面（單位：mm）

箱梁結(jié)構(gòu)頂?shù)装寰３炙?，梁底設(shè)雙支座，支座間距1.8 m。全橋共設(shè)6塊板式支座，邊支座布置于樁柱式橋礅的蓋梁上，中支座布置于橋塔外挑牛腿上。

索塔豎直高度20.6 m，分三段，包括下部設(shè)置牛腿的鋼筋混凝土段，上部的鋼結(jié)構(gòu)段，以及連接上下段的鋼－混凝土結(jié)合段，鋼-混凝土結(jié)合段長度為3 m。截面為沿塔高度漸變的圓形，底部直徑2 m，頂部直徑0.6 m。鋼筋混凝土承臺(tái)高度為2.0 m，樁基采用Φ1 200 mm鉆孔灌注樁，以中風(fēng)化砂巖作為樁端持力層。

塔與梁間共設(shè)置5對(duì)裝飾用斜拉索，但為避免拉索垂度過大影響景觀，對(duì)拉索施加了0.125 fpk的拉力。斜拉索采用OVM.GJ15D-1型鋼絞線成品索，索體采用1 860 MPa級(jí)1根ΦS15.2環(huán)氧噴涂無粘結(jié)鋼絞線，纏包后外擠HDPE，索體外徑為Φ23 mm，破斷索力為260 kN，索體單位重量為1.37 kg/m，護(hù)套外徑Φ100 mm。

邊墩采用獨(dú)柱墩加蓋梁形式，蓋梁橫向?qū)挾?.5 m，縱向?qū)挾葹?.2 m，中間設(shè)置防震擋塊。墩柱截面為圓形，直徑為800 mm。

5 有限元分析

5.1 計(jì)算模型

箱梁計(jì)算分析軟件為MIDAS/Civil，采用空間梁單元模型，共分為68個(gè)單元，見圖3。

圖3 結(jié)構(gòu)有限元模型

5.2 設(shè)計(jì)荷載

恒載包括箱梁自重、混凝土壓重、鋪裝、護(hù)欄自重、拉索索力等，分別按梁單元荷載或節(jié)點(diǎn)荷載施加；人群荷載取3.75 kN/m2，按車輛荷載形式施加，設(shè)置內(nèi)、外側(cè)兩條人行道考慮偏載情況；整體升降溫±25℃；溫度梯度按參照英國規(guī)范BS5400施加；基礎(chǔ)變位取10 mm。

5.3 鋼梁計(jì)算主要施工階段

計(jì)算模型共分為5個(gè)施工階段：階段一，施工鋼梁；階段二，填充壓重混凝土；階段三，施加二期荷載；階段四，施加拉索索力；階段五，成橋運(yùn)營。

5.4 主要計(jì)算結(jié)果

主要計(jì)算結(jié)果見表1。

恒載作用和組合作用下支座均未出現(xiàn)拉力，最不利工況下保證了邊墩內(nèi)側(cè)支座44 kN，中墩內(nèi)側(cè)支座482 kN的壓力儲(chǔ)備。

階段三和階段四應(yīng)力基本重合，表明施加索力對(duì)箱梁應(yīng)力影響很小。施工階段最大應(yīng)力為42 MPa，最大壓應(yīng)力為69 MPa，見圖4。

表1 成橋階段支座豎向反力匯總(單位：kN)

圖4 主要施工階段箱梁應(yīng)力（單位：MPa）

成橋階段最大拉應(yīng)力為112 MPa，最大壓應(yīng)力為 101 MPa，見圖5。

圖5 運(yùn)營階段標(biāo)準(zhǔn)組合箱梁應(yīng)力包絡(luò)圖

活載作用下最大位移為4 mm，見圖6。一階振型見圖7。

圖6 活載作用下最大位移（單位：mm）

圖7 一階振型（f=3.1 Hz）

6 結(jié)語

本景觀平臺(tái)為半徑約110 m曲線鋼箱梁，存在一般曲線鋼箱梁內(nèi)側(cè)支座脫空的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)用作裝飾的5對(duì)拉索掛于曲線內(nèi)側(cè)，但為避免拉索垂度過大影響景觀，對(duì)拉索施加了0.125 fpk的拉力，更增加了支座脫空和傾覆的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)通過盡量拉大支座間距和對(duì)內(nèi)側(cè)箱梁填充部分素混凝土的方式進(jìn)行了解決，保證了邊墩內(nèi)側(cè)支座約44 kN、中墩內(nèi)側(cè)支座482 kN的壓力儲(chǔ)備。

[1]JTG D60—2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 [S].2004.

[2]GB50017—2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].2003.

[3]JTG D62—2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2004.

[4]JTG D63—2007,公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].2007.