王文前

摘 要：步云橋?yàn)橹行聫V州知識(shí)城的一座景觀橋。橋梁采用實(shí)腹式五連拱橋，橋?qū)?m，是知識(shí)城中部雨洪蓄調(diào)工程的重點(diǎn)景觀橋梁和控制性工程。介紹其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，概述了該橋的總體設(shè)計(jì)情況，包括設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)處理，并對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行了計(jì)算，以期為同類橋梁的設(shè)計(jì)與施工提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：景觀橋 實(shí)腹式五連拱橋 總體設(shè)計(jì)

本工程為市級(jí)公園項(xiàng)目，建設(shè)地點(diǎn)位于廣州市東北部蘿崗區(qū)九龍鎮(zhèn)。為方便行人及電瓶車通行的需要，在園區(qū)內(nèi)設(shè)置三座景觀橋。步云橋?yàn)槠渲幸蛔?，該橋采用?jīng)典的不等跨五拱橋結(jié)構(gòu)形式，體現(xiàn)傳統(tǒng)拱橋婉約美。

1.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度：景區(qū)內(nèi)為城市支路，設(shè)計(jì)時(shí)速20km/ h；步云橋?yàn)檐囆袠?，雙向兩車道（電瓶車）。

（2）荷載標(biāo)準(zhǔn)：汽車荷載采用城-B級(jí)，人群荷載采用4.5kPa，并按《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行折減。

（3）橋梁縱坡：8%。

（4）抗震標(biāo)準(zhǔn)：抗震設(shè)防烈度為7度，地震加速度為0.10g，本場地Ⅱ類場地，反應(yīng)譜特征周期為0.35s。

（5）橋梁橫斷面布置：0.5m（防撞欄桿）+7.0m（車行道）+0.5m（防撞欄桿）=8.0m

（6）結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：橋梁結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。

（7）環(huán)境類別及等級(jí)：結(jié)構(gòu)所處環(huán)境類別為Ⅱ類。

（8）通航標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)洪水頻率：按1/100（100年一遇）考慮。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 總體布置

步云橋位于直線段上，跨徑布置為（16+20+24+20+16）m，橋梁總長度為110m，橋?qū)?.0m。步云橋?yàn)樯铣惺綄?shí)腹式五連拱橋，拱腹填料為泡沫輕質(zhì)土（見圖2）。為了減小拱腳的不平衡水平推力，保證非機(jī)動(dòng)車道推行需要，同時(shí)避免機(jī)動(dòng)車掛底，故橋梁最大縱坡取值8%，凈矢跨比取值0.41～0.45.橋梁不設(shè)橫坡。

2.2 上部結(jié)構(gòu)

步云橋上部結(jié)構(gòu)為五孔實(shí)腹式板拱，拱軸線為圓曲線。拱圈截面為80cm厚鋼筋混凝土實(shí)心板，拱上建筑為50cm厚鋼筋混凝土懸臂式側(cè)墻。拱腹填料為泡沫輕質(zhì)土，強(qiáng)度等級(jí)為F0.6，密度等級(jí)為D600。拱頂填料為透水性好的85cm厚碎石土，拱頂填料以上為15cm厚水泥穩(wěn)定碎石，其上為橋面鋪裝層。橋面鋪裝為8cm厚淺灰荔枝面花崗巖+ 2cm厚M10水泥砂漿。

2.3 下部結(jié)構(gòu)

橋臺(tái)采用擋土型橋臺(tái)，承臺(tái)采用4根直徑1.2m鉆孔灌注樁，承臺(tái)平面尺寸6mx4.7m，承臺(tái)厚1.5m。

3.計(jì)算分析

3.1 主要計(jì)算參數(shù)

計(jì)算模型采用橋梁計(jì)算有限元軟件Midas進(jìn)行，拱圈采用梁單元模擬。拱上側(cè)墻采用虛擬梁單元模擬，單元抗壓剛度取值很大，抗彎剛度取值很小，只傳遞上部填料的豎向力不分擔(dān)彎矩。

全橋有限元模型包括梁單元726個(gè)，邊界條件按以下方式處理：根據(jù)實(shí)際位置建立樁基模型，土層約束采用土彈簧模擬，土層m=8000 kN/m4。

3.2 主要計(jì)算結(jié)果

（1）承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算：拱圈第1孔、第5孔受力最不利，選取第1孔拱腳及跨中量個(gè)截面進(jìn)行抗力驗(yàn)算（見表1）。

由表1可見，拱圈抗力驗(yàn)算滿足要求。

（2）正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算：拱圈拱腳、跨中位置受力最不利，裂縫驗(yàn)算結(jié)果見表2 所列。

由表2 可見，拱圈裂縫寬度均小于0.2mm，滿足規(guī)范要求。

在頻遇組合效應(yīng)下，該結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的剛度，樁基的水平位移均不大于10 mm，同時(shí)相對(duì)水平位移均小于6 mm。

4.設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1水平推力

多跨連拱橋是一種經(jīng)常采用的拱橋形式，由于拱腳存在不平衡水平推力，該類橋設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵技術(shù)便是如何減小和控制不平衡水平推力 。在滿足橋下通航和橋上交通功能的前提下，通過調(diào)整各拱矢跨比以及各孔的跨徑比的合理布置，不僅取得較好的橋梁景觀效果，同時(shí)也大幅減小了不平衡水平推力。

4.2 基礎(chǔ)剛度模擬

根據(jù)實(shí)際位置建立樁基模型，土層約束采用土彈簧模擬，土層m=8000kN/m4。通過計(jì)算，拱橋各墩的水平位移均小于10mm，同時(shí)拱橋各孔間的水平相對(duì)位移均不大于6mm。

5.結(jié)語

拱橋具備拱圈線型優(yōu)美、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，在橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。多跨連拱橋是一種景觀效果較好的橋型，能夠?qū)崿F(xiàn)與自然環(huán)境和諧統(tǒng)一。步云橋的設(shè)計(jì)，通過結(jié)構(gòu)體系調(diào)整，減小了不平衡水平推力。計(jì)算結(jié)果表明，橋梁受力滿足規(guī)范要求。本橋的計(jì)算結(jié)果及處理方式，可為同類多跨連拱橋的設(shè)計(jì)提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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