劉 進
(湖南大學設計研究院有限公司,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 梁結構,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、設計荷載較低等因素,不能適應蘆溪縣的發(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,因此對設計提出新的要求。
圖2 東洲大橋橋位示意圖
本項目主要設計標準[1-3]如下:
(1)道路等級:城市主干道。
(2)設計車速:40 km/h。
(3)設計荷載:城-A 級。
(4)航道等級:無通航要求。
(5)設計洪水頻率:1/50。
(6)設計基準期:100 a。
(7)設計安全等級:一級。
本次設計遵循盡量少占河道斷面的原則,推薦采用兩跨過河,僅在河中設置一個橋墩。橋臺退后設置于河岸上,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 橋梁主體設計
橋梁上部結構采用現(xiàn)澆預應力混凝土V 型剛構橋,跨徑布置為2×51 m,截面采用變高設計,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 標準斷面布置圖(單位:cm)
圖6 中支點斷面布置圖(單位:cm)
2.2.2 裝飾拱設計
本項目橋跨選擇2×51 m,綜合多方面因素,采用V 型剛構橋較合適。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,可適當增加非結構性裝飾,增強結構的現(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
拱肋設置加勁板,主梁梁頂設置錨固板,拱肋與主梁之間通過預埋在主梁內部的錨栓(每個拱腳設置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 預應力設計本橋縱向采用預應力體系,預應力均采用體內鋼束??v向按照A 類部分預應力進行設計。
本橋主墩采用分幅式預應力混凝土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,橋墩預應力采用單端張拉,下端P 錨位于承臺內,張拉端位于箱梁內(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置2.0 cm 結構分縫。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)。
預應力混凝土連續(xù)梁縱向按A 類構件計算[5]。設計環(huán)境類別為Ⅱ類,相對濕度取80%。預應力管道采用預埋塑料波紋管,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
除橋面進行常規(guī)路燈照明外,橋墩和裝飾拱肋也進行橋梁亮化設計,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)設置V 型橋墩,減小橋墩處彎矩,降低截面高度。
(3)“實”與“虛”相結合?!皩崱敝傅氖橇簶蛑髁?,“虛”指的是裝飾拱?!皩崱必撠熓芰?,“虛”負責美觀。
(4)V 型橋墩通過施加預應力增強安全儲備。
(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景(見圖14)。
圖14 蘆溪縣東洲大橋實景照片