劉 進(jìn)
(湖南大學(xué)設(shè)計研究院有限公司,湖南 長沙 410082)
江西省蘆溪縣東洲橋跨越袁河,連接新老城區(qū),是新老城區(qū)互通的重要通道。舊橋為4×20 m 簡支T 梁結(jié)構(gòu),橋面寬11.5 m,橋梁總長80 m(見圖1)。因舊橋修建年代較久、橋面狹窄、設(shè)計荷載較低等因素,不能適應(yīng)蘆溪縣的發(fā)展,故在原橋位置拆除重建一座橋梁。
圖1 東洲橋舊橋照片
橋梁位于蘆溪縣外環(huán)線上,是進(jìn)出縣城的主要通道(見圖2)。目前,袁河兩岸已建成濱江公園,對景觀有一定要求。項目位于縣城,造價太高、施工難度大的橋梁非方案首選,因此對設(shè)計提出新的要求。
圖2 東洲大橋橋位示意圖
本項目主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[1-3]如下:
(1)道路等級:城市主干道。
(2)設(shè)計車速:40 km/h。
(3)設(shè)計荷載:城-A 級。
(4)航道等級:無通航要求。
(5)設(shè)計洪水頻率:1/50。
(6)設(shè)計基準(zhǔn)期:100 a。
(7)設(shè)計安全等級:一級。
本次設(shè)計遵循盡量少占河道斷面的原則,推薦采用兩跨過河,僅在河中設(shè)置一個橋墩。橋臺退后設(shè)置于河岸上,保證岸邊親水步道暢通,根據(jù)平面實際情況確定跨徑為2×51 m(見圖3、圖4)。
圖3 東洲大橋橋位平面圖
圖4 東洲大橋立面圖(單位:cm)
本項目路基橫斷面寬27.0 m。其中,機動車道4×3.5 m,左右側(cè)非機動車道均為2.5 m,人行道2.5 m,人行道與非機動車道間設(shè)置1.5 m 寬拱肋區(qū)。主橋橋面寬度為:2.5 m(人行道)+1.5 m(拱肋區(qū))+2.5 m(非機動車道)+14 m(機動車道)+2.5 m(非機動車道)+1.5 m(拱肋區(qū))+2.5 m(人行道)=27.0 m。
2.2.1 橋梁主體設(shè)計
橋梁上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土V 型剛構(gòu)橋,跨徑布置為2×51 m,截面采用變高設(shè)計,邊支點處梁高2.0 m,中支點變高至4.0 m,梁底通過多次拋物線漸變,造型優(yōu)美。頂板通長采用26 cm 厚,僅在腹板根部和橫梁根部加厚;底板跨中為25 cm厚,中支點部位加厚至60 cm,邊支點部位加厚至40 cm;腹板跨中部位為40 cm 厚,到支點處加厚至70 cm 厚。詳見圖5、圖6。
圖5 標(biāo)準(zhǔn)斷面布置圖(單位:cm)
圖6 中支點斷面布置圖(單位:cm)
2.2.2 裝飾拱設(shè)計
本項目橋跨選擇2×51 m,綜合多方面因素,采用V 型剛構(gòu)橋較合適。采用梁式橋能很好地降低施工難度、節(jié)約工程成本,但是為了滿足景觀的需要,可適當(dāng)增加非結(jié)構(gòu)性裝飾,增強結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代感和美觀性(見圖7 至圖10)。
圖7 裝飾拱吊桿立面圖(單位:mm)
圖10 橋型方案效果圖
拱肋設(shè)置加勁板,主梁梁頂設(shè)置錨固板,拱肋與主梁之間通過預(yù)埋在主梁內(nèi)部的錨栓(每個拱腳設(shè)置18 個)連接,錨栓墊板與底板相焊牢,螺栓均配雙螺帽,螺栓必須準(zhǔn)確、牢固。
圖8 裝飾拱拱肋立面圖(單位:mm)
圖9 拱肋與主梁連接詳圖(單位:mm)
2.2.3 預(yù)應(yīng)力設(shè)計本橋縱向采用預(yù)應(yīng)力體系,預(yù)應(yīng)力均采用體內(nèi)鋼束??v向按照A 類部分預(yù)應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計。
本橋主墩采用分幅式預(yù)應(yīng)力混凝土Y 形橋墩,墩柱下端為3 m×8.5 m (順橋向×橫橋向) 矩形斷面,上端為雙肢1.2 m×8.5 m(順橋向×橫橋向)矩形斷面,主墩設(shè)高度為3 m 的矩形承臺,平面尺寸為7 m×10.5 m(順橋向×橫橋向)。
Y 形橋墩上端每肢上下緣各布置8 道15.2-12型號的鋼束,橋墩預(yù)應(yīng)力采用單端張拉,下端P 錨位于承臺內(nèi),張拉端位于箱梁內(nèi)(見圖11)。
圖11 墩臺位置斷面圖(單位:cm)
橋臺采用輕型橋臺,左右幅橋臺在道路中心處設(shè)置2.0 cm 結(jié)構(gòu)分縫。單幅承臺厚度2.0 m,承臺平面尺寸為5.2 m×13.5 m(順橋向×橫橋向)。
預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁縱向按A 類構(gòu)件計算[5]。設(shè)計環(huán)境類別為Ⅱ類,相對濕度取80%。預(yù)應(yīng)力管道采用預(yù)埋塑料波紋管,管道摩擦系數(shù)μ=0.17,管道偏差系數(shù)k=0 . 001 5 ( 1/m )。 鋼束回縮和錨具變形為6 mm,鋼束張拉齡期按10 d 計算。
經(jīng)計算分析,橋梁荷載滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)要求(見圖12)。
圖12 Mida s 整體分析模型
除橋面進(jìn)行常規(guī)路燈照明外,橋墩和裝飾拱肋也進(jìn)行橋梁亮化設(shè)計,以增加橋梁夜間美觀性(見圖13)。
圖13 橋梁亮化元件布置圖
本項目創(chuàng)新點如下:
(1)通過加大跨徑減少水中橋墩數(shù)量,利于行洪。
(2)設(shè)置V 型橋墩,減小橋墩處彎矩,降低截面高度。
(3)“實”與“虛”相結(jié)合。“實”指的是梁橋主梁,“虛”指的是裝飾拱?!皩崱必?fù)責(zé)受力,“虛”負(fù)責(zé)美觀。
(4)V 型橋墩通過施加預(yù)應(yīng)力增強安全儲備。
(5)橋梁亮化,增添夜間效果。
本項目已于2020 年10 月建成通車,橋梁良好的形態(tài)成為蘆溪縣一道美麗的風(fēng)景(見圖14)。
圖14 蘆溪縣東洲大橋?qū)嵕罢掌?/p>