葉洪平　劉建軍

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司　貴陽(yáng)　550081)

貴州省仁懷市鹽津河二橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

葉洪平劉建軍

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司貴陽(yáng)550081)

摘要以貴州省仁懷市城南大道鹽津河二橋?yàn)楣こ虒?shí)例，該橋主橋跨徑布置為130 m+230 m+130 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，具有跨度大、橋面寬及主墩高度矮等特點(diǎn)。文中介紹了該橋的項(xiàng)目概況、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、構(gòu)造處理、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。

關(guān)鍵詞預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)結(jié)構(gòu)分析

1工程概況

貴州省仁懷市城南大道工程為新建城市道路，西起于冠英新房，設(shè)計(jì)起點(diǎn)與茅臺(tái)至壇廠一級(jí)公路平交，路線由西向東跨越鹽津河后，終點(diǎn)接醉美大道，全長(zhǎng)5.515 km。

本項(xiàng)目為城南大道中段，起點(diǎn)樁號(hào)K2+780(鹽津河西岸規(guī)劃道路交叉口)，終點(diǎn)樁號(hào)K3+900(通達(dá)木材公司)，道路全長(zhǎng)1.12 km。

橋區(qū)處于貴州高原北部邊緣向四川盆地過(guò)渡的斜坡地帶，總體為高原中、低山地丘陵峽谷地貌，整個(gè)地勢(shì)向赤水河河谷傾斜。橋位處為V形

峽谷河谷，兩岸為陡崖及陡斜坡，兩岸臺(tái)地為低山山地地形，河谷底高程約581 m，臺(tái)地最高810 m，相對(duì)高差約230 m。

鹽津河二橋是本項(xiàng)目的主要工程，孔跨布置為：5×20 m現(xiàn)澆箱梁+130 m+230 m+130 m連續(xù)剛構(gòu)+3×20 m現(xiàn)澆箱梁，其中主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，雙肢薄壁連續(xù)剛構(gòu)[1]，由于本橋具有主橋跨徑大，橋面寬且最矮主墩僅為35 m，增加了結(jié)構(gòu)受力變形的特殊性及復(fù)雜性。本文著重介紹結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)及計(jì)算結(jié)果等，橋型布置見(jiàn)圖1。

圖1　橋型布置圖(單位：m)

2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1　主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

主橋?yàn)橹骺?30 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，橋面寬度18 m(含人行道)，主梁采用直腹板的單箱雙室三向預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁，箱頂寬18 m，底寬11.2 m；箱梁高度在各墩與箱梁相接的根部斷面梁高為14.5 m，現(xiàn)澆段和合龍段梁高均為4.6 m，其余梁底下緣按1.8次方拋物線變化；箱梁頂板跨中厚度：除墩身范圍內(nèi)的0號(hào)梁段為50 cm、梁端支承截面為170 cm外，其余為30 cm，主橋箱梁采用懸臂澆注法施工，見(jiàn)圖2及圖3。

圖2主橋根部典型截面(單位：cm)

圖3　主橋跨中典型截面(單位：cm)

主橋箱梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束分為頂板束(T)、腹板束(W)、中跨底板束(DZ)、邊跨底板束(DB)、合龍段頂板連接束(H)及預(yù)留束(Y)6類?？v向預(yù)應(yīng)力采用公稱直徑15.20 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。所有縱向鋼束均采用兩端張拉方式。預(yù)留束的管道分段設(shè)置，待相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力施工完成后灌漿封閉，鋼束分每束25根及每束19根鋼絞線2種，單根鋼絞線直徑為15.20 mm，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa，主橋跨中斷面鋼束布置見(jiàn)圖4。

圖4主橋跨中鋼束典型截面

2.2　主橋下部結(jié)構(gòu)主要尺寸

主橋2主墩高度分別為35 m和38 m，主墩縱向由2片雙肢薄壁空心墩組成，薄壁墩為單箱雙室截面，橫橋向11.2 m，順橋向2.8 m。墩身上端與箱梁0號(hào)梁段固接，下端與承臺(tái)固接。橋墩承臺(tái)采用16.9 m×14.8 m矩形承臺(tái)，厚度為5.0 m。主墩采用9根直徑為2.5 m的樁基，樁基按嵌巖樁設(shè)計(jì)，橋墩斷面見(jiàn)圖5。

圖5橋墩截面(單位：cm)

3計(jì)算結(jié)果

3.1　計(jì)算模型

本橋總體計(jì)算采用橋梁博士V3.2計(jì)算軟件，靜力計(jì)算按施工流程分階段建立模型，并按規(guī)范要求對(duì)結(jié)構(gòu)施工階段和成橋階段進(jìn)行驗(yàn)算。

模型中1～158號(hào)單元為主梁?jiǎn)卧?59～210號(hào)單元為橋墩單元，單元重量程序自動(dòng)計(jì)算，齒板、橫隔板重量按集中荷載加載，二期恒載按線性均布荷載加載。計(jì)算模型見(jiàn)圖6。

圖6　計(jì)算模型圖

主梁構(gòu)件為全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，橋墩為鋼筋混凝土構(gòu)件。

3.2　技術(shù)指標(biāo)

(1) 自重。混凝土容重26 kN/m3；瀝青混凝土容重取23 kN/m3，橋面系混凝土容重取24 kN/m3。

(2) 汽車荷載。汽車荷載采用城市A級(jí)。

(3) 溫度荷載。整體升溫采用20 ℃，整體降溫采用20 ℃。

非線性溫度參照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》[2]取值。

3.3　箱梁縱向計(jì)算結(jié)果

(1) 持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)《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》[3](以下簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》)第5.1.5條規(guī)范：構(gòu)件承載能力極限階段強(qiáng)度應(yīng)符合下式要求

γ0S≤R

式中：γ0為橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；S為荷載效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值；R為構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值。

本橋結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1，主梁承載能力驗(yàn)算見(jiàn)圖7。

圖7　持久狀況承載能力極限狀態(tài)

由圖可知，主梁各截面滿足承載能力極限狀態(tài)截面強(qiáng)度要求。

(2) 持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算。本橋主跨為230 m，根據(jù)《橋規(guī)》第6.3.1條規(guī)定進(jìn)行正截面和斜截面抗裂驗(yàn)算。

①正截面抗裂驗(yàn)算。全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用短期效應(yīng)組合下：σst-0.80σpc≤0；主梁在短期效應(yīng)組合下各截面的最小正應(yīng)力見(jiàn)圖8。

圖8短期效應(yīng)組合下混凝土最小正應(yīng)力圖(單位：MPa)

由圖8可見(jiàn)，短期效應(yīng)組合下，主梁上下緣均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求。

②斜截面抗裂驗(yàn)算。全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在短期效應(yīng)組合下現(xiàn)場(chǎng)澆筑構(gòu)件：σtp≤0.4ftk=0.4×2.74=1.096 MPa。經(jīng)計(jì)算，主梁截面最大主拉應(yīng)力為0.85 MPa，滿足斜截面抗裂要求。

(3) 持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算。根據(jù)《橋規(guī)》第7.1.5條，使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面混凝土的壓應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定：σkc+σpt≤0.5fck=0.5×35.5=17.75 MPa。

主梁在標(biāo)準(zhǔn)組合下各截面的最大正應(yīng)力見(jiàn)圖9。

圖9　持久狀況正常使用極限狀態(tài)

主梁各截面均滿足《規(guī)范》要求。

3.4　主墩計(jì)算結(jié)果

(1) 持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)《橋規(guī)》第5.1.5條規(guī)范：構(gòu)件承載能力極限階段強(qiáng)度應(yīng)符合要求。本橋結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0取1.1。經(jīng)驗(yàn)算，橋墩各截面滿足承載能力極限狀態(tài)截面強(qiáng)度要求。

(2) 主墩正常使用極限狀態(tài)裂縫驗(yàn)算。裂縫驗(yàn)算根據(jù)《橋規(guī)》第6.4.2條規(guī)定，鋼筋混凝土構(gòu)件I、II類環(huán)境下其裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)0.2 mm。經(jīng)計(jì)算，主墩正常使用極限狀態(tài)下橋墩裂縫最大為0.15 mm，小于0.2 mm，滿足規(guī)范要求。

綜上所述，主橋各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

4結(jié)語(yǔ)

本橋主橋主墩墩身已順利施工完畢, 目前正在進(jìn)行箱梁懸臂澆筑。本橋主橋跨徑大，橋面寬，且最矮主墩僅有35 m，根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段做了大量結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、構(gòu)造處理及結(jié)構(gòu)計(jì)算等工作, 可為同類橋型設(shè)計(jì)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[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].北京：人民交通出版社，2004.

Hanging Basket of Super-wide Construction Safety Risk

Analysis and Control of Cable-stayed Bridge

LiRan

(Transportation Engineering Test Centre, China Academy of Transportation Sciences, Beijing 100013, China)

Abstract：In order to analyze safety risk of hanging basket with fore fulcra of super-wide cantilever casting construction of highway cable-stayed bridge, Hanjiang Bridge in Wuhan fourth ring highway as an example, the hanging basket with fore fulcra of super-wide cantilever casting construction was introduced. We adopted the system safety engineering method to analyze the possible risk. According to the results of the risk analysis, usingLEC evaluation method, we determined the construction risk prevention and control focused on collapsion and fall accident. Aiming at risk prevention and control focuses, we proposed the corresponding risk control measures.

Key words:cable-stayed bridge; risk analysis; risk control; hanging basket with fore fulcra; cantilever casting construction

收稿日期：2015-05-24

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.011