郭曙光

（沈陽市市政工程設(shè)計(jì)研究院沈陽市 110015）

沈陽市南北二干線（東一環(huán)）建設(shè)工程橋墩承臺(tái)設(shè)計(jì)分析

郭曙光

（沈陽市市政工程設(shè)計(jì)研究院沈陽市 110015）

以沈陽市南北二干線（東一環(huán)）建設(shè)工程第一標(biāo)段24#、25#承臺(tái)為工程背景，介紹了在條件受限的情況下，如何處理承臺(tái)，并利用有限元程序?qū)υ摮信_(tái)進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)該類承臺(tái)的設(shè)計(jì)給出一些建議。

承臺(tái)；鋼骨架；有限元

1　工程概況

沈陽市南北二干線（東一環(huán)）建設(shè)工程位于沈陽市市內(nèi)，南連渾南新區(qū)（全運(yùn)會(huì)比賽場(chǎng)區(qū)），北接皇姑區(qū)及沈北新區(qū)，為沈陽市南北向重要交通干道。沈陽市南北二干線（東一環(huán)）建設(shè)工程為沈陽市快速路網(wǎng)建設(shè)的一部分，改造后高架橋通行能力大大提高，將極大緩解沈陽南北方向的交通壓力，節(jié)約人們的出行時(shí)間，減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放量，降低路面噪聲，為全運(yùn)會(huì)發(fā)展提供便利的交通環(huán)境。

沈陽市南北二干線（東一環(huán)）建設(shè)工程上部結(jié)構(gòu)采用飛燕式連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在外形上像張開的燕子翅膀一樣，中間是柱子，兩邊輕薄，外形較流暢，造型更加輕盈美觀。下部結(jié)構(gòu)采用單墩結(jié)構(gòu)形式，6車道高架橋在國(guó)內(nèi)采用單墩結(jié)構(gòu)形式尚屬首次。單墩結(jié)構(gòu)形式節(jié)約了用地，可使地面至少增加一排車道，而且保留了文化路、萬柳塘路、北海街現(xiàn)狀機(jī)動(dòng)車道主、輔路之間的綠化帶。

在防撞墻鋼護(hù)欄內(nèi)安裝LED燈管照明，而不再只安裝傳統(tǒng)的外架照明路燈，夜幕降臨時(shí)，橋上五光十色的彩燈，將成為環(huán)繞沈城的兩道亮麗的風(fēng)景線。

第一標(biāo)段起點(diǎn)為黑龍江街，終點(diǎn)為鴨綠江東街，全長(zhǎng)為2.1km，第二標(biāo)段起點(diǎn)為沈海立交北引道，終點(diǎn)為柳條湖立交，全長(zhǎng)為1.3km。第三標(biāo)段工程起點(diǎn)為吉祥一路，終點(diǎn)為沈海立交橋，工程全長(zhǎng)1.4km。

第一標(biāo)段（黑龍江街至柳條湖橋段）高架橋設(shè)計(jì)中線為現(xiàn)狀舊路中線，原道路中心兩側(cè)各3.5m范圍為高架橋橋墩分隔帶。高架橋工程起點(diǎn)樁號(hào)為K0+260.00，工程終點(diǎn)樁號(hào)K2+098.00，工程全長(zhǎng)1838m。第一標(biāo)段高架橋工程范圍內(nèi)設(shè)置一處圓曲線，半徑為500m。高架橋橋上設(shè)置雙向6車道。高架橋南北北引道兩側(cè)各設(shè)置4車道地面道路，高架橋下分隔帶寬度為7m，兩側(cè)各設(shè)置14m機(jī)動(dòng)車道，雙向8車道。

橋梁主體結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁和簡(jiǎn)支鋼梁。連續(xù)梁?jiǎn)慰卓鐝綖?9m、30m和31m三種，其中3×30m共有14聯(lián)，3×29m共有2聯(lián)，4×30m共有一聯(lián)，4×31m共有1聯(lián)；40m跨徑的簡(jiǎn)支鋼梁共有4個(gè)。

24#、25#承臺(tái)位于陵東街以西，為第9聯(lián)中間墩承臺(tái)。24#、25#承臺(tái)下地下管線管徑為1.5m，正處于使用中，地下管線管頂至路面覆土深度較小，橋梁承臺(tái)計(jì)算時(shí)不能滿足規(guī)范要求，為保證本工程能按關(guān)門工期按時(shí)竣工，故調(diào)整承臺(tái)布置方式，以滿足計(jì)算要求。具體做法為：在承臺(tái)內(nèi)設(shè)置縱、橫向鋼骨架，增加橋梁承臺(tái)抗拉、抗剪、抗沖切能力。

采用Midas進(jìn)行空間有限元計(jì)算分析。計(jì)算模擬時(shí)將上部預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁荷載及橋墩荷載全部由鋼骨架承受，鋼骨架及樁基采用梁?jiǎn)卧M，橋墩采用實(shí)體單元模擬。

2　主要設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）設(shè)計(jì)車速：高架段橋面為60km/h；

（2）高架橋設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅰ級(jí)；

（3）高架橋設(shè)計(jì)車道數(shù)：雙向6車道；

（4）最小平曲線半徑：500m；

（5）高架橋最大縱坡：3.5%；

（6）橋下通行凈空：≥4.5m；

（7）橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)；

（8）橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年；

（9）地震基本烈度：7度。

3　橋梁承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

24#、25#橋墩、承臺(tái)采用C40混凝土，樁基礎(chǔ)采用C30混凝土，承臺(tái)尺寸為7.5m×11.2m×2.2m，內(nèi)設(shè)鋼骨架，鋼骨架采用Q235B鋼材，為保證混凝土與鋼骨架間的連接，混凝土與鋼骨架之間設(shè)置剪力釘，詳見圖2。

4　承臺(tái)計(jì)算分析

利用空間有限元理論建立承臺(tái)空間模型進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度的計(jì)算分析。

4.1承臺(tái)空間計(jì)算模型

采用MIDAS CIVIL2011程序建立空間模型，進(jìn)行空間計(jì)算分析。計(jì)算模型中，承臺(tái)所受上部結(jié)構(gòu)以及橋墩荷載均由鋼骨架承擔(dān)，不考慮混凝土受力，承臺(tái)內(nèi)鋼骨架及樁基礎(chǔ)采用梁?jiǎn)卧M，橋墩采用實(shí)體單元模擬。

空間有限元模型見圖6。

4.2設(shè)計(jì)荷載

（1）橋墩頂部承受支座傳遞預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁壓力荷載為4318kN/m2；

（2）橋墩頂部承受支座產(chǎn)生順橋向彎矩荷載為2151kN·m。

4.3荷載組合

荷載組合：組合Ⅰ壓力荷載+順橋向彎矩荷載

4.4承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析結(jié)果（圖6～圖11）鋼骨架向下剪力為116 MPa，滿足規(guī)范要求。鋼骨架橫橋向剪力為164MPa，滿足規(guī)范要求。

4.5總體計(jì)算分析結(jié)果

鋼骨架最大應(yīng)力σmax=136MPa（組合Ⅰ）≤［σw］=250MPa；滿足。鋼骨架豎直應(yīng)力σmax=116MPa（組合Ⅰ）≤［σw］= 250MPa；滿足。

鋼骨架橫向橋應(yīng)力σmax=164MPa（組合Ⅰ）≤［σw］=250MPa；滿足。

鋼骨架最大軸力σmax=93.8MPa（組合Ⅰ）≤［σw］=250MPa

表2　承臺(tái)工程數(shù)量表（一個(gè)承臺(tái)材料數(shù)量表）

5　結(jié)論

本文介紹了沈陽市南北二干線（東一環(huán)）建設(shè)工程24#、25#承臺(tái)設(shè)計(jì)，由于橋墩承臺(tái)下存在直徑為1.5m地下管線，管線上覆土深度較淺，為保證工程整體工期和施工順利進(jìn)行，橋墩承臺(tái)中采用增設(shè)鋼骨架方式，用以增加橋墩承臺(tái)的抗拉、抗剪、抗沖切承載能力，使承臺(tái)計(jì)算能夠滿足規(guī)范要求。24#承臺(tái)共用Q235B鋼96.7t，C40混凝土184.8m3，HRB335鋼筋25.6t。

Analysis on Design of Bearing Platform of Pier for Shenyang No.2 South-North Trunk Line（No.1 East Ring Road）Construction Project

GUO Shu-guang
（Shenyang Municipal Engineering Desingn and Research Institute，Shenyang 110015，China）

Taking No.24 and 25 bearing platforms at the first section of Shenyang No.2 South-North Trunk Line（No.1 East Ring Road）Construction Project as the background，the method of how to deal with the bearing platform under the limited condition is introduced and the computational analysis on the bearing platform is performed by utilizing finite element program，thus giving some suggestion for the design of such a kind of bearing platform.

Bearing platform；Steel skeleton；Finite element

U443.2

B

1673-6052（2016）03-0040-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.013