陳 蘭

（上海市政工程設計研究總院集團浙江市政設計院有限公司，浙江杭州310000）

1 工程概況

溫州龍港新城巴艚大橋是連接龍港新城和崇夾岙港區(qū)的橋隧通道之一的跨海大橋，北起世紀大道、友誼大道口，向南跨越友誼大道北側(cè)規(guī)劃河道、友誼大道、巴艚堤壩、漁港碼頭、巴艚漁港及華潤路后接北嶺山隧道，主線全長約1.8 km（海上段約1 km，路上段約0.8 km），按近遠期實施考慮，分幅設計。巴艚大橋主通航孔位于巴艚堤壩南側(cè)，在漁港1#、2#碼頭之間，屬于海上段，分幅設計，通航孔凈寬125 m，凈高22.5 m，一跨跨越。主橋設計為L=（90+150+90）m三跨預應力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)（見圖1），考慮主橋基礎縱向尺寸、防撞設施等因素，主跨取150 m，一跨過通航孔，北側(cè)邊墩避開巴艚堤壩，分幅設計，單幅橋?qū)?.5 m（0.5 m防撞墻+0.5 m檢修道+8 m車行道+0.5 m防撞墻），近期雙向2車道，遠期雙向4車道?？紤]遠期主橋?qū)嵤┘敖Y(jié)構(gòu)布置，兩幅橋中心距15 m。

圖1 主橋立面布置圖（單位：m）

2 主要設計標準

（1）設計荷載：汽車荷載：城—A級。

（2）抗震設防標準：

該地區(qū)抗震設防烈度為6度，設計基本地震動加速度值峰為0.05 g；橋梁抗震設防分類為乙類，抗震設計方法分類為B類，抗震措施按符合7度區(qū)要求設防。

（3）基本風速：百年一遇基本風速值33.8 m/s。

（4）結(jié)構(gòu)設計安全等級：一級。

（5）環(huán)境類別：Ⅲ類。

（6）結(jié)構(gòu)使用年限：100 a。

（7）通航凈空：主橋通航凈寬125 m，通航凈高22.5 m，最高通航水位4.47 m。

3 主橋結(jié)構(gòu)設計

3.1 上部結(jié)構(gòu)設計

主橋主梁采用（90+150+90）m預應力混凝土變截面箱梁，中支點梁高9.0m，邊支點和跨中梁高3.5 m，箱梁高度按1.8次拋物線線形變化，邊跨側(cè)與中跨側(cè)梁高對稱。橋梁截面為單箱單室直腹板箱型截面，箱梁頂板寬9.20 m，設置2%單向橫坡；底板寬5.20 m，橫向為平坡（見圖2）。箱梁截面頂板厚26 cm，底板厚25～100 cm，腹板厚45～75 cm，挑臂長度2.0 m，挑臂根部厚55 cm。墩頂及中跨跨中處設置橫梁。箱梁節(jié)段長度0＃段為12 m，其它節(jié)段長3.0～4.5 m，共17個節(jié)段，合龍段長2.0 m。全橋共設置1個主跨合龍段和2個邊跨合龍段。

箱梁采用縱向、豎向預應力體系。箱梁腹板束和頂、底板縱向束采用Φs15.2-12和Φs15.2-9高強度低松弛鋼絞線，均采用兩端張拉；豎向預應力鋼筋布置于腹板及墩梁節(jié)點橫梁內(nèi)，在頂板上進行單端張拉，縱向標準間距0.5 m；墩頂橫梁設置人洞，為改善其受力設置橫向預應力，采用精軋螺紋鋼筋。箱梁設置了懸澆階段頂板及合龍段底板備用束，備用束可在堵管等特殊情況下使用。

圖2 主梁橫截面圖（單位：mm）

3.2 下部結(jié)構(gòu)設計

主橋主墩采用空心薄壁墩，墩柱截面采用單箱單室，橫橋向?qū)?.2m，順橋向?qū)?.0m,壁厚0.8m，墩內(nèi)設置一道橫隔板，承臺為圓形承臺，高4.0 m，封底混凝土厚1.5 m；樁基礎采用7φ2.0 m大直徑鉆孔灌注樁，持力層為10-3中等風化凝灰?guī)r，嵌巖深度不小于2倍樁徑，鉆孔灌注樁要求樁端沉渣厚度≤5 cm，采用樁底后注漿工藝。

主橋邊墩采用獨柱接預應力L型蓋梁橋墩，蓋梁高3.4 m，頂寬1.2 m，底寬2.8 m，鋼束采用Φs15.2-12高強度低松弛鋼絞線，兩端張拉；立柱橫向?qū)?.8m，順橋向?qū)?.2m；承臺為矩形，高2.5m，其中Pm21封底混凝土厚1.0m；樁基采用6φ1.5m鉆孔灌注樁。根據(jù)地質(zhì)條件，Pm18墩為摩擦樁，持力層為8-1粉質(zhì)粘土層鉆孔灌注樁要求樁端沉渣厚度≤10 cm，采用樁底后注漿工藝；Pm21墩持力層為10-3中等風化凝灰?guī)r，嵌巖深度不小于2倍樁徑，鉆孔灌注樁要求樁端沉渣厚度≤5 cm，采用樁底后注漿工藝。

4 結(jié)構(gòu)分析

4.1 計算模型

利用有限元空間分析程序MIDAS-Civil建立全橋空間模型進行靜力分析。建模時按實際截面形式模擬主梁截面、橋墩截面和承臺截面，采用梁單元建模。邊界條件模擬為：中墩處墩、梁固結(jié)，采用剛性彈性連接模擬；邊墩處考慮支座與墩柱的組合剛度，采用一般彈性連接模擬。承臺底考慮樁-土相互作用對結(jié)構(gòu)剛度的影響。主橋有限元模型見圖3所示。

圖3 主橋計算模型

4.2 計算荷載及荷載組合

（1）恒載：一期恒載為梁部自重。砼容重取26kN/m3,箱梁按實際斷面計取重量。二期恒載包括橋面防撞欄、橋面鋪裝、檢修道等，二期恒載為64.7 kN/m。

（2）活載：城－A級，并按城-A重車間距28 m（即前后車輛軸距10 m）進行驗算，橫向兩車道，不折減。

（3）沖擊系數(shù)、離心力和制動力按《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）考慮。

（4）溫度影響：整體升溫：25℃；整體降溫：25℃。橋面板局部升降溫：升溫：T1＝14℃，T2＝5.5℃，降溫：T1＝7℃，T2＝2.75℃。

（5）基礎變位：相鄰兩支座不均勻沉降按邊墩-20 mm、主墩-20 mm考慮。

（6）風荷載：百年一遇V10=33.8 m/s；施工階段風速重現(xiàn)期系數(shù)取0.88（重現(xiàn)期20 a）；最大行車風速V=25 m/s。

（7）地震力：抗震設防烈度采用7度，設計基本地震動加速度值峰為0.05 g。按7度進行E1地震作用下的抗震分析及抗震驗算。

（8）荷載組合：

恒載＋預加力＋混凝土收縮徐變+變位+汽車荷載＋溫度荷載＋風荷載（其中汽車荷載，溫度荷載，風荷載對組合值有利時不參與組合，不利時參與組合）。

a.持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算：基本組合；

b.持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算：作用短期效應組合和作用長期效應組合；

c.持久狀況和短暫狀況構(gòu)件應力計算：標準值組合和施工階段驗算。

4.3 靜力計算分析

運營階段主梁靜力計算主要考慮成橋階段的恒載和活載、溫度力等附加力的組合，計算中考慮混凝土伸縮、徐變的影響。根據(jù)結(jié)構(gòu)實際體系轉(zhuǎn)換順序進行施工階段模擬，在成橋運營階段最不利荷載作用下，結(jié)構(gòu)抗力包絡圖如圖4所示。圖5為斜截面抗剪承協(xié)載力包絡圖。

圖4 正截面抗彎承載力包絡圖（外線為抗力，內(nèi)線為內(nèi)力）（單位：kN）

圖5 斜截面抗剪承載力包絡圖（外線為抗力，內(nèi)線為內(nèi)力）（單位：kN）

由圖4可知，在承載力能力極限狀態(tài)時邊跨端部最大、最小彎矩組合值為39704.3 kN·m、12 522.2 kN·m，極限抗力為84 704.9 kN·m；邊跨跨中最大、最小彎矩組合值為 -2 981.7 kN·m、-134 107.9 kN·m，極限抗力為-224 418.7 kN·m；邊跨最大正彎矩點最大、最小彎矩組合值為90 638.2 kN·m、8 189.7 kN·m，極限抗力為104 916.9 kN·m；中支點最大、最小彎矩組合值為 -853 813.2 kN·m、-1 297 679.5 kN·m，極限抗力為-1 517 400.7 kN·m；中跨跨中最大、最小彎矩組合值為163 806.3 kN·m、70 084.6 kN·m，極限抗力為171 784.8 kN·m?？刂平孛孀畲?、最小彎矩組合值均小于極限彎矩抗力值，均滿足規(guī)范要求。

由圖5可知，在承載力能力極限狀態(tài)時邊跨支點最大、最小剪力設計值為-3 332.5 kN、-9 055.8 kN，極限抗力為-16 679.5 kN；邊跨跨中最大、最小剪力設計值為12236.5kN、6745.5kN，極限抗力為20075.0kN；中支點最大、最小剪力設計值為-30 869.6 kN、-44562.1 kN，極限抗力為 -55 340.9 kN；中跨跨中最大、最小剪力設計值為1 800.5 kN、-1 797.5 kN，極限抗力為±11 637.6 kN?？刂平孛孀畲?、最小剪力設計值均小于極限剪力抗力值，均滿足規(guī)范要求。表1為主梁應力匯總表。

表1 主梁應力匯總表（單位：MPa）

由表1可知，在長期效應組合作用下結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)拉應力，上緣最大壓應力為11.04 MPa，下緣最大壓應力為11.89 MPa，應力均勻良好；在短期效應組合作用下，上緣最小正應力為1.76 MPa，下緣最小正應力為0.71 MPa，全橋基本沒有出現(xiàn)拉應力，最大主拉應力為-0.705 MPa，小于規(guī)范容許值-1.37 MPa；標準值組合作用下，上緣最大正應力為16.11 MPa，下緣最大正應力為13.96 MPa，小于規(guī)范容許值17.75 MPa，最大主壓應力為16.50 MPa，小于規(guī)范容許值21.30 MPa。結(jié)構(gòu)強度滿足規(guī)范要求。

結(jié)構(gòu)計算結(jié)果受拉區(qū)鋼束最大拉應力為1 187 MPa，小于規(guī)范容許值1 209 MPa，滿足規(guī)范要求。

5 主橋施工方案

巴艚大橋主橋采用懸臂澆筑法施工，施工階段主梁處于懸臂狀態(tài)，合龍前懸臂達到最大。根據(jù)施工總體安排，將（90+150+90）m箱梁劃分為18個梁段（0#～17#），詳細施工過程如下：

（1）施工樁基、承臺及橋墩。

（2）立模澆筑0#節(jié)段，完成懸臂施工固結(jié)，形成T構(gòu)，張拉0#節(jié)段懸臂鋼束，及橫向、豎向預應力鋼筋。

（3）在0#節(jié)段上拼裝掛籃，采用掛籃懸臂對稱澆筑1#節(jié)段，張拉1#節(jié)段懸臂鋼束。

（4）移動掛籃至1#節(jié)段，采用掛籃懸臂對稱澆筑2#節(jié)段，張拉2#節(jié)段懸臂鋼束。

（5）重復步驟（4），依次分段懸臂對稱澆筑3#～17#節(jié)段及張拉相應節(jié)段懸臂鋼束，及橫向鋼束、豎向預應力鋼筋。

（6）懸澆同時，在邊墩承臺上分別搭設支架，立模澆筑邊跨現(xiàn)澆段。

（7）邊跨掛籃改成吊支架，澆筑邊孔合龍段，張拉邊跨跨中所有頂板及底板連續(xù)鋼束。

（8）中跨掛籃改成吊支架，施加頂推力，澆筑中孔合龍段，張拉中跨跨中頂板及部分底板連續(xù)鋼束。

（9）拆除掛籃或壓重，張拉橫向鋼束和豎向鋼筋，澆筑主梁挑臂后澆段，完成三跨剛構(gòu)主梁施工。

（10）完成橋面防撞欄桿、橋面鋪裝、檢修道等附屬工程，全橋施工完成。

根據(jù)結(jié)構(gòu)實際體系轉(zhuǎn)換順序進行施工階段模擬，施工階段最大壓應力為14.0 MPa，小于規(guī)范容許值19.88 MPa，最大拉應力為-0.31 MPa，小于規(guī)范容許值-1.534 MPa，滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)語

巴艚大橋的技術(shù)標準、橋位選擇、橋型結(jié)構(gòu)方案等均符合項目總體設計要求，在考慮滿足行車安全、舒適的同時，高度重視橋梁景觀設計，連續(xù)剛構(gòu)橋梁建筑造型美觀、大方，與周圍環(huán)境良好協(xié)調(diào)。同時充分重視對水環(huán)境和自然景觀的保護，達到了人文景觀同自然景觀的完美結(jié)合，使巴艚大橋成為溫州龍港新城的標志性景觀建筑。大橋橋梁建設條件復雜，在設計與施工中必然存在難點，因此要結(jié)合設計與施工的需要，做好結(jié)構(gòu)抗風抗震、防船舶撞擊、橋梁健康監(jiān)測等其它科研工作，為大橋的設計與施工提供技術(shù)支撐。