岳云龍

(沈陽市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 沈陽市 110015)

1 橋位布置

1.1 工程背景

本工程是在沈陽市新開河水系治理工程的大背景下設(shè)計(jì)實(shí)施的。原新開河-細(xì)河街人行橋?yàn)楠?dú)塔斜拉橋(圖1)，新建新開河截污盾構(gòu)線位與斜拉橋橋位沖突，且該位置被評為二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，經(jīng)綜合評價(jià)，對該人行橋進(jìn)行拆除重建處理。

隨著城市發(fā)展，百姓對生活周邊的環(huán)境要求日益突出，增加過河人行橋的需要日益增加。然而，橋梁建設(shè)位置往往交通情況復(fù)雜，用地緊張，市政管線密布，合理布置橋位成為不可回避的問題。由于工期限制，提出本人行橋設(shè)計(jì)新方案，即預(yù)制鋼桁架人行橋(圖2)。為不中斷新開河兩岸居民的通行條件，工程采取先架新橋后拆舊橋的施工順序。

1.2 橋位布置

沈陽市新開河-細(xì)河街人行橋地處居民區(qū)，橋位選擇既要便于附近行人通行，又要合理避開錯(cuò)綜復(fù)雜的市政管線；既要滿足通透的景觀要求，又要考慮到橋梯落地基礎(chǔ)距離盾構(gòu)線位1倍盾徑的要求。經(jīng)反復(fù)研究討論，鑒于以上諸多橋位布置制約因素，新開河-細(xì)河街人行橋位布置于新開河上，緊鄰原斜拉人行橋。人行橋西接小區(qū)道路，東接細(xì)河街，橋梁兩側(cè)設(shè)人行坡道，滿足非機(jī)動(dòng)車推行要求。橋梁總體呈“一”型布置，平面圖如圖3所示。

2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主橋采用下承式桁架結(jié)構(gòu)形式，采用3.4m梁高，凈高2.8m。主橋橫斷面寬為3.9m，主橋橋面凈寬3.0m。主橋上下縱向弦桿采用30×30cm壁厚2.0cm方鋼管，斜向采用直徑16.8cm壁厚1.2cm圓鋼管，端部斜腹桿采用20×20cm壁厚2.0cm方鋼管，橫向下腹桿及橫向上腹桿采用20×20cm壁厚1.2cm方鋼管。主梁制作段之間各桿件采用熔透焊接的方式連接。主梁橫向下腹桿上方設(shè)置1cm厚的橋面鋼板。

橋梁采用天然橡膠支座，規(guī)格為GJZ200×250×41mm。落地梯道采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外罩8mm厚鋼板，梯道兩側(cè)設(shè)置55cm寬坡道，坡度為1∶2[1]。橋梯下設(shè)承臺(tái)，承臺(tái)尺寸2.92m×4.3m×1m。承臺(tái)下設(shè)鉆孔灌注樁，樁徑1.2m，樁長為16m。

2.2 施工流程設(shè)計(jì)

考慮到本工程工期緊張，百姓通行需求量大的特點(diǎn)，本橋采用直接吊裝施工工藝。待下部結(jié)構(gòu)施工完畢之后，采取一次吊裝施工工藝，將桁架梁落于支座上，未設(shè)置臨時(shí)支撐。

第一階段：施工主橋的下部結(jié)構(gòu)。

第二階段：主梁各制作段拼裝，拼裝后一次吊裝就位。

第三階段：完成MMA彩色防滑系統(tǒng)施工，安裝欄桿。

2.3 MMA彩色防滑層設(shè)計(jì)

橋面鋪裝防滑設(shè)計(jì)是人行橋設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)之一，以往天橋橋面鋪裝多應(yīng)用橡膠板，行人行走舒適度差且養(yǎng)護(hù)更換頻繁。本工程采用3mm厚MMA彩色防滑系統(tǒng)，該鋪裝是由甲基丙烯酸樹脂與一定粒徑的集料拌和而成，具有顏色醒目，施工方便，行走舒適等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.1MMA彩色防滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)

對基面進(jìn)行噴砂除銹后，滾涂防腐底漆。待防腐底漆固化后，滾筒彩色防滑系統(tǒng)3遍形成厚3mm的鋪裝層。MMA彩色防滑系統(tǒng)技術(shù)要求詳見表1～表3所示。

表1 MMA設(shè)計(jì)技術(shù)要求

表2 MMA膠結(jié)料理化性能技術(shù)要求

表3 MMA驗(yàn)收技術(shù)要求

2.3.2基面處理及防腐底漆施工

鋼板噴砂除銹至Sa2.5，粗糙度100μm。滾涂防腐底漆，施工過程中應(yīng)避免涂層過厚或漏涂。防腐底漆固化后方可進(jìn)行后續(xù)施工。防腐底漆固化后應(yīng)檢測防腐底漆與鋼板的粘結(jié)強(qiáng)度，粘結(jié)強(qiáng)度不小于2.5MPa。

2.3.3彩色防滑涂層施工工序

(1)工作面處理并檢查合格后，開始貼膠帶，貼膠帶的目的是規(guī)范工作面邊緣。

(2)膠結(jié)料、集料及引發(fā)劑已按照精確比例稱量分裝，現(xiàn)場不需稱量。

(3)先將MMA膠結(jié)料用攪拌器攪拌均勻，攪拌時(shí)間約1min，攪拌避免出現(xiàn)死角，應(yīng)將桶上下、四周及中心充分?jǐn)嚢琛?/p>

(4)將集料加入膠結(jié)料中攪拌均勻，在此同時(shí)刮膠、滾涂的人員需已準(zhǔn)備就緒。

(5)將引發(fā)劑加入，攪拌后馬上開始施工。將攪拌好的MMA鋪裝層混合物倒在工作面上，并采用帶齒刮板將膠刮平。

(6)將MMA彩色防滑涂層刮平后，立即用滾筒將其滾涂，以形成一定的構(gòu)造深度，通常需滾涂2～3遍。

(7)滾涂表面耐污薄層。

(8)MMA彩色防滑層完全固化后方可開放交通。

3 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

利用Midas Civil有限元軟件建立全橋三維模型進(jìn)行總體計(jì)算，同時(shí)對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析。

3.1 建立空間模型

主梁桁架采用梁單元模擬，橋面采用板單元模擬?？臻g模型見圖5所示。

3.1.1恒載

(1)鋼結(jié)構(gòu)容重按78.5kN/m3計(jì)。

(2)人行道欄桿自重按0.5kN/m計(jì)施加于縱梁上。

(3)MMA橋面防滑系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)板按0.3kN/m2施加于橋面上。

3.1.2活載

城市人群荷載：

3.1.3其他荷載

整體升溫：+36℃；

整體降溫：-58℃；

荷載組合：自重+恒荷載+人群滿載+溫度。

3.2 計(jì)算結(jié)果分析

(1)自振頻率

該天橋自振頻率為3.28Hz，滿足要求，見圖6。

(2)強(qiáng)度分析

荷載組合一下天橋各桿件應(yīng)力如表4所示。

表4 鋼桁架各桿件應(yīng)力指標(biāo)(單位：MPa)

①經(jīng)計(jì)算分析，桁架各桿件應(yīng)力指標(biāo)均小于鋼材屈服強(qiáng)度，桿件強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求，且有較大優(yōu)化空間。

②斜腹桿最大內(nèi)力出現(xiàn)在端部斜腹桿處，故本工程設(shè)計(jì)端部斜腹桿截面大于其余斜腹桿截面。斜腹桿越靠近跨中位置，應(yīng)力越小。

(3)穩(wěn)定性分析

主桁桿：b0=h0=30cm，t=1.6cm

邊斜腹桿：D=16.8cm，t=1.2cm

基本組合下鋼桁架屈曲系數(shù)為14.4，滿足要求。

該人行橋上部結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性均滿足要求。

(4)剛度分析

荷載組合情況下跨中最大組合位移為56.4mm，規(guī)范限值為L/500=104.4mm，滿足規(guī)范。

(5)預(yù)拱度設(shè)置

根據(jù)規(guī)范規(guī)定設(shè)置預(yù)拱度，荷載組合按照規(guī)范要求計(jì)算，本橋主桁架跨中應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度42.7mm，結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)的預(yù)拱度如圖9所示。

(6)防腐體系設(shè)置

由于該人行橋位于新開河上，應(yīng)著重考慮鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)。根據(jù)環(huán)境分析，腐蝕環(huán)境為C3，本次人行橋采用長效型防腐體系，具體漆膜用料及厚度如表5所示。

表5 鋼結(jié)構(gòu)防腐體系設(shè)置

4 結(jié)論

介紹了沈陽市新開河-細(xì)河街人行橋建設(shè)的工程背景、橋位選擇所考慮的因素及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，得出如下結(jié)論：

(1)城市人行橋橋位應(yīng)滿足景觀通透、非機(jī)動(dòng)車等因素的要求；本橋基礎(chǔ)距離盾構(gòu)距離大于1倍盾徑。

(2)本工程考慮不中斷通行需求，采用先建新橋后拆舊橋的施工順序；預(yù)制鋼桁架式人行橋可以大大減少施工工期。

(3)MMA彩色防滑系統(tǒng)具有顏色醒目、施工方便、防滑效果好等特點(diǎn)，適用于城市鋼結(jié)構(gòu)人行橋橋面鋪裝。

(4)跨河鋼結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別選用合適的防腐體系及漆膜厚度。

通過本文的介紹，希望能為類似橋型提供更多的設(shè)計(jì)和研究的經(jīng)驗(yàn)。