夏保華， 檀和平

(1.合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230041；2.池州市重點(diǎn)工程建設(shè)管理處，安徽 池州 247100)

1 概 述

本次設(shè)計(jì)的劉婆磯橋位于池州市區(qū)防洪大堤以外，西起規(guī)劃濱江區(qū)環(huán)路，東接現(xiàn)狀沿江路，全長(zhǎng)約372 m，道路規(guī)劃紅線寬15 m，為城市支路，設(shè)計(jì)車速30 km/h。

本次設(shè)計(jì)的橋梁位于上小湖公園東側(cè)，跨越秋浦河故道，為1跨110 m提籃拱橋，單跨115.04 m，如圖1所示。橋梁橫斷面為：3 m(人行道)+4.5 m(車行道)+4.5 m(車行道)+3 m(人行道)=15 m。

圖1 劉婆磯橋效果圖

2 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 拱肋

拱肋矢跨比1∶5，矢高22.0 m。共2榀拱肋，拱肋間距18.0 m。拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，圓端形截面；截面高度2.9 m，寬度1.2 m。拱肋之間共設(shè)3道一字橫撐[1]。

2.2 主梁

橋面系梁采用π型雙主梁式結(jié)構(gòu)，梁高2.4 m。主梁間設(shè)置內(nèi)橫梁，間距5 m；橋面板厚度260 mm；兩端各設(shè)置1根端橫梁[2]。

2.3 吊索

全橋共38根吊索，縱向間距為5 m。吊索采用鋼絞線，安裝內(nèi)置式高性能阻尼器，利用高阻尼橡膠來(lái)耗能減震[3,4]。

2.4 下部結(jié)構(gòu)

橋臺(tái)采用墻式+立柱組合結(jié)構(gòu)。橋臺(tái)基礎(chǔ)采用直徑1.5 m鉆孔樁基礎(chǔ)，每個(gè)橋臺(tái)共19根樁，樁長(zhǎng)36 m，持力層選擇在⑥2中風(fēng)化角礫巖[5]。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

本次橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為城-B級(jí)[6,7]。

3.1 永久作用

(1)鋪裝層：防水混凝土+瀝青混凝土。

(2)人行道欄桿、緣石、人行道。

(3)自重。

(4)管線重。

(5)整體升降溫。

整體升溫，30.0℃；

整體降溫，-30.0℃；

(6)溫度梯度。

溫度梯度按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》的溫度梯度曲線確定，T1=14 ℃，T2=5.5 ℃(100 mm瀝青混凝土鋪裝)。

(7)可變荷載。對(duì)于汽車荷載縱向整體沖擊系數(shù)μ，按照《公路鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算的沖擊系數(shù)μ =0.031。

(8)混凝土收縮及徐變作用。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》的規(guī)定計(jì)算。

3.2 計(jì)算模型及結(jié)果

總體采用MIDAS Civil Designer 2019 V2.2進(jìn)行建模計(jì)算，計(jì)算模型如圖2所示。

圖2 劉婆磯橋總體模型圖

計(jì)算結(jié)果如下：

3.2.1 主梁驗(yàn)算

(1)正截面抗裂驗(yàn)算：正截面抗裂驗(yàn)算結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 正截面抗裂(頻遇)驗(yàn)算結(jié)果圖形

圖4 正截面抗裂(準(zhǔn)永久)驗(yàn)算結(jié)果圖形

由圖3和圖4可知，頻遇及準(zhǔn)永久效應(yīng)組合均滿足規(guī)范要求。

(2) 斜截面抗裂驗(yàn)算：斜截面抗裂驗(yàn)算結(jié)果如圖5所示。

圖5 斜截面抗裂驗(yàn)算結(jié)果圖形

由圖5可知，斜截面抗裂滿足規(guī)范要求。

3.2.2 拱肋驗(yàn)算

拱肋驗(yàn)算結(jié)果如圖6所示。

圖6 基本組合下最不利軸向力(單位：kN)

由圖6可知，主拱承載力滿足規(guī)范要求。

3.2.3 穩(wěn)定驗(yàn)算

主拱穩(wěn)定系數(shù)驗(yàn)算結(jié)果如圖7所示。

圖7 主拱彈性整體穩(wěn)定系數(shù)

由圖7可知，主拱彈性整體穩(wěn)定系數(shù)為69.3，遠(yuǎn)大于4，滿足規(guī)范要求。

3.2.4 吊索承載能力極限狀態(tài)計(jì)算

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各吊索承載能力極限狀態(tài)下的安全系數(shù)

由表1可知，安全系數(shù)大于1，滿足規(guī)范要求。

4 上部結(jié)構(gòu)施工方案

本橋上部結(jié)構(gòu)采用先梁后拱的施工順序。

4.1 橋面主梁施工

主梁支架采用鋼管貝雷架施工，支架的預(yù)壓重量按不小于梁重的110%進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓→實(shí)測(cè)→釋放→實(shí)測(cè)→分析彈性變形情況。間隔24 h連續(xù)測(cè)量的沉降值，沉降值在2 mm以內(nèi)時(shí)，說(shuō)明沉降已穩(wěn)定，記錄最后沉降穩(wěn)定的標(biāo)高后卸載，卸載完后再測(cè)定各點(diǎn)的標(biāo)高，得出卸載后的回彈量。

4.2 拱肋施工

4.2.1 鋼管制作、架設(shè)

主拱肋鋼管施工按照工廠加工制作、現(xiàn)場(chǎng)組裝的原則，先采用1∶1模型進(jìn)行試拼裝，再在主梁上架設(shè)臨時(shí)支撐體系后正式架設(shè)拼裝。

4.2.2 拱圈灌注混凝土

拱肋混凝土灌注采用 C50自密實(shí)低收縮混凝土，沿拱軸在鋼管頂部設(shè)置若干排氣孔，混凝土在泵壓力作用下，由下而上頂升，靠自重?cái)D壓密實(shí)填充管腔，與鋼管共同作用。

4.3 吊索施工

卸落橋面上拱肋臨時(shí)支撐后，從主拱1/4、3/4截面位置對(duì)稱安裝并張拉吊索。

5 結(jié)束語(yǔ)

劉婆磯橋主拱圈向內(nèi)旋轉(zhuǎn)15°，橋面人行道外側(cè)設(shè)置弧形平臺(tái)，供行人觀景，橫撐摒棄了常規(guī)的K撐造型，美化成漁網(wǎng)孔狀。橋面系采用π形雙主梁式結(jié)構(gòu)，吊索采用單絲涂敷環(huán)氧涂層鋼絞線[8-10]。本文對(duì)該橋結(jié)構(gòu)計(jì)算及上部結(jié)構(gòu)施工流程進(jìn)行介紹，以期為今后此類橋梁設(shè)計(jì)提供理論借鑒。