劉 亮

（上海市政工程設(shè)計研究總院集團(tuán)第十市政設(shè)計院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 項目概況

本文基于黃河流域蘭州白塔山段綜合提升改造項目（一期）項目為背景，在隧道東洞口設(shè)置1-55.339m上承式鋼拱橋。拱圈跨度55.339m,矢高為21.467m,拱圈之上設(shè)置六跨連續(xù)梁，跨徑布置（8+9+8.1+8.4+8.1+9+8）m，連續(xù)梁之上設(shè)置兩層仿古建筑廊亭。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 橋梁橫坡：橋梁橫坡通過建筑鋪裝調(diào)整，橫坡為1%。

2.2 橋下通行要求：橋下凈空≥4.5m。

2.3 荷載等級

人群荷載：按《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（2019年版）（CJJ 11-2011）取值。

2.4 橋梁設(shè)計安全等級

結(jié)構(gòu)安全等級均為一級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1。

2.5 設(shè)計基準(zhǔn)期

橋梁設(shè)計基準(zhǔn)期100年。

2.6 設(shè)計使用年限

橋梁主體結(jié)構(gòu)使用年限為100年；欄桿、支座及伸縮縫等為15年。

2.7 抗震標(biāo)準(zhǔn)

按國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）（2016版）及《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2015)的有關(guān)規(guī)定，蘭州市城關(guān)區(qū)抗震烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計抗震分組為丙類。

3 橋梁總體設(shè)計

橋梁采用1-55.339m鋼拱橋，拱肋之上設(shè)置7跨連續(xù)鋼箱梁，連續(xù)梁之上設(shè)置兩層廊亭。橋型布置圖如下所示：

圖1 橋型布置圖（單位：mm）

4 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 總體設(shè)計

本橋梁為蘭州白塔山東洞口跨越隧道鋼拱橋，拱橋下部基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)，拱肋采用雙片箱形截面，拱肋之間采用橫梁連接。拱肋之上設(shè)置連續(xù)梁，連續(xù)梁之上設(shè)置2 層仿古建筑。建筑與連續(xù)梁焊接在一起，連續(xù)梁與拱肋用支座連接，梁體側(cè)面與拱肋立柱之間用阻尼器連接[1-3]。

4.2 下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)

橋臺采用樁一字形，橋墩采用鋼結(jié)構(gòu)矩形斷面，承臺混凝土采用C40抗硫混凝土；基礎(chǔ)采用?1.5m鉆孔灌注樁，樁長30m。樁基采用C35抗硫砼[4-5]。

4.3 上部結(jié)構(gòu)

主梁采用雙邊箱結(jié)構(gòu)，中間采用橫梁進(jìn)行連接，梁高1.2m，中橫梁寬度2m，高度1.2m，端橫梁寬度1.5m，高度1.2m，結(jié)構(gòu)頂?shù)酌婢辉O(shè)置橫坡。橫坡利用建筑鋪裝進(jìn)行調(diào)整[6]。

4.4 支座

支座采用摩擦擺減隔震支座，為防止地震作用下連續(xù)梁整體側(cè)翻，在連續(xù)梁與拱肋立柱之間設(shè)置阻尼器，阻尼器大小根據(jù)計算確定。

5 總體空間計算分析

運用midas civil 空間有限元軟件對進(jìn)行分析。

圖2 運營階段空間靜力分析計算圖示

圖3 基本組合主梁最大應(yīng)力（MPa）

圖4 基本組合拱肋最大應(yīng)力（MPa）

基本組合下，根據(jù)剪力滯折減，主梁上緣最大應(yīng)力122.5MPa，下緣最大應(yīng)力為220.2MPa，均不大于270MPa。剪應(yīng)力23.1 MPa，彎剪耦合最大為0.941，均滿足規(guī)范要求。

基本組合下，拱圈上緣最大應(yīng)力-112MPa，下緣最大應(yīng)力為-74.7MPa，均不大于270MPa；主梁最大剪應(yīng)力36.8MPa，不大于160MPa。均滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)論

通過對1-55.339m 鋼拱橋空間有限元計算分析，可以得出如下結(jié)論。

1）經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，雙片拱肋橫向聯(lián)系剛度越大，拱肋整體性能越好。

2）地震作用下拱上結(jié)構(gòu)部分出現(xiàn)負(fù)反力，可通過阻尼器將拱肋與拱上建筑構(gòu)造連接起來，防止側(cè)翻。

3）溫度作用下，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力較大，通過梁體與拱肋之間設(shè)置支座減小溫度應(yīng)力。

4）拱腳鋼結(jié)構(gòu)與混凝土接觸面有拉應(yīng)力，通過設(shè)置預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)拉為壓，保證混凝土在運營階段該部分處于受壓狀態(tài)。