狮子头特大桥设计 谢亚宁 向 彤 摘 要 狮子头特大桥主跨为65m的预应力混凝土连续刚构箱梁，引桥为跨径30m的预应力混凝土连续刚构T梁，所跨河流为潮汐河流，文中介绍了施工图设计中的主桥设计，水中基础，引桥曲线布孔等。 主题词 连续刚构 预应力混凝土 结构计算 潮汐河流 1 概述 狮子头特大桥是福宁高速公路福安连接线一级公路上的一座桥梁，全长914．5m。主桥设两处，分别为主槽处的四跨连续刚构35十2×65十35m及河汉处的三跨连续刚构35＋65＋35m，河汊在低潮位时作为主航道，桥位服从路线走向。主桥下构为单壁墩，桩基础。引桥为跨径30m的预应力混凝土T梁，先简支后连续刚构，根据墩高情况采用5—7跨一联，下构为矩形截面双柱墩，单排桩基础，两岸桥台为重力式U台。桥跨布置为(4×30．576十30．559)十(30．43l十30．284十30．140十30．017十2×30)十(35十2×65十35)十(7×30)十(35十65十35)m。主桥墩高16．3一17．8m，桩长16．9—40.2m；引桥墩高5．9－18．5m，桩长5．8—32．3m，极少数桩因覆盖层太薄(小于10m)而属刚性桩，桩底均支承在或嵌入弱风化凝灰熔岩内。 2 主要技术标准 (1)设计荷载：汽车一超20级，挂车一120。 (2)地震烈度：6度区按7度设防 (3)通航标准：内河IV级航道，驳船吨级500t，底宽40m，净高8m，根据闽东海上安全监督局规划，满足500一600t载重海船的通航要求，桥孔跨度应大于50m。主桥船握力：顺桥向300kN，横桥向400kN。 (4)桥位距下游入海口34km，属感潮河段，平均潮差5.35m，最大潮差8.38m，最小潮差1.94m。 3 主桥设计要点 3．1 构造特点 四川川南减震器集团有限公司3．1．1 主要尺寸 主桥上构为纵、竖双向预应力混凝土箱梁，单箱单室截面；单箱顶宽11m，底宽5．4m，悬臂2．8m；支点处梁高3.5m，为跨径的1／18.65跨中梁高1.8m，能满足施工或检修时人员进出的要求，为跨径的l／36.1；梁底缘按二次抛物线变化；腹板等厚度40cm，底板厚度从跨中的200n变到支点的50cm。 3．1.2 箱梁施工节段长度的划分 0号块在支架或托架上浇筑，为节省水中文架数量，其尺寸不宜太长；但0号块上要能满足同时放置一对挂蓝的要求，本桥0号块的长度为11m。 碱法箱梁采用挂蓝悬浇施工，我们一般都希望尽量将每个悬浇节段长度划分得长一些，以加快施工进度，并有可能减少悬浇柬的数量。但节段长度加长后，将会要求挂蓝的承载能力加大，从而使挂蓝的自重增加，使施工阶段的负弯矩增大，有可能超过某一梁高的极限，从而受到限制。考虑到本桥跨径较小，为减小施工荷载，宜采用小型挂蓝，挂蓝自重按50t考虑，悬浇节段的最大重量按50／(0．4—0．5)＝125一100t控制，悬浇节段长度据此分为3.5、4m两种。 3．1．3 主桥合拢方法 主桥的合拢顺序为先边跨、后中跨，对于四跨主桥，分次合拢两个中跨。考虑到主桥的边墩较高，水深流急，为节省边跨合拢时的落地支架，降低施工难度，边跨合拢采用导梁法。边跨合拢段长3．5m。为方便边跨合拢，主桥采用了较小的边跨，边、中跨之比35／65＝0。538，经检查计算结果、边支点禾出现负反力。中跨合拢段长2m，采用吊架法施工。 因为主桥跨径较小，主墩采用单壁墩，故在施工期间，主墩旁设临时钢管支撑，其内部张拉预应力钢饺线，使钢管支撑既可受拉又可受压，以承受施工期间的不平衡弯矩。这样主墩的截面尺寸主要受运营阶段的受力控制，而不受施工阶段控制，从而可以将主墩设计得轻巧美观。 3．1．4 纵向预应力钢束布置 箱梁纵向预应力钢束采用高强度、低松弛，标准强度为1860Mpa的钢铰线，大吨位锚体系。仅设顶板束与底板束，这种钢束布置方法，将钢束线形尽量简化，钢束平、竖弯种类少且有规律，预应力施工难度小。顶板束主要是悬浇阶段张拉的钢束，布置于负弯矩区段以承受负弯矩，通过平、竖弯钳于各节段的端部腹板承托上，每个节段断面上对称地锚4束顶板束，所以本桥腹板承托的尺寸主要由顶板束锚固要求决定。底板束是合拢以后张拉的连续束，布置于正弯矩区段以承受正弯矩，边跨底板束在梁端处弯起锚固，中跨底板束通过齿板锚固。结构主义语言学为缩短预应力的传力距离，保证其传力效应，钢束尽量靠近腹板布置。本桥预应力钢束规格以15—9为主，少量底板束采用15—12。 为方便施工，齿板及钢束的竖弯在一个节段内完成而不跨节段。钢束的平、竖弯半径尽量统一，采用8m、12m两种。齿板锚固面的位置设在距节段端面0．5m处宿娅，钢束的锚固位置或齿板的锚固面尺寸使能放得下千斤顶为控制，据此确定钢束的竖弯角度与位置，以使齿板及钢束竖弯不跨节段。 齿板范围内的纵向普通钢筋由普通节段的Φ10加强为Φ16，间距15cm，横向加强范围至少要超出齿板30cm；另外因为齿板的钢束张拉后会对它后面的混凝土产生拉应力，所以齿板后面相邻的一个节段，其纵向普通钢筋也要作同样的加强。 3．1．5 主墩承台标高的确定 主墩承台标高的确定，考虑了以下因素： 1)本桥处于感潮河段，水位变化大，如果承台标高设置得太低，则会增加施工围水困难；但若承台与桩基外露出水面太多，则不美观。经各方面比较分析后确定，承台底标高设在平均低水位以下0．5m。这就要求外业时对水位资料进行全面的调查与收集。同时拟定引桥水中桥墩系梁顶的标高与主墩承台顶标高一致，其标高为1.5m。主墩承台属高桩承台。 2)因为主墩承台顶标高距最高通航水位有5m，所以仅考虑由主墩墩身承受船撞力，不考虑主墩承台承受船撞力。 3．1．6 主墩承台的围水施工 主墩承台的围水施工采用吊箱围堰，参照厦门海沧大桥副航道桥的施工方法，吊箱围堰除可以回收的承重梁、内撑梁采用钢衍架外，其余支承柱、底梁、底板等大部分构件均采用钢筋混凝土预制件，从而降低了造价。本桥水中校基础的施工方法，采用常规的下钢护筒的方法。 3．2 结构计算 3．2．1 结构计算考虑的主要因素 1)主桥纵向计算采用桥梁设计综合程序，计算图式取连续刚构——上、下构整体计算，桩侧土模拟为土弹簧。主桥纵向计算共分30个施工阶段，一个运营阶段，浇筑每一节段均考虑了三个施工过程：挂蓝就位、浇筑混凝土、张拉钢束。以求准确反映施工过程与受力特征。 2)考虑的一些荷载： 体系降温24℃；体系升温19℃；顶板升温13℃，负指数曲线分布，指数为6(该项荷载不与体系降温同时组合)；这种顶板升温模式比规范规定的升温5℃大，且更符合实际，另外刚构桥型对温度力较敏感，所以采用这种模式。 基础不均匀沉降取10mm，分两种工况，一是奇数墩同时沉降，二是偶数墩同时沉降。桥跨离沉降墩越远，所受的影响越小，这种计算模式考虑了其它墩沉降相互产生的不断减小的沉降力的叠加作用，能够包络所有的不均匀沉降。 经计算发现，船撞力、风力、制动力仅对下构受力有影响，而对上构无影响；船撞力作用在莱一主墩上，仅对该墩的影响大，而对其它桥墩影响不大；基础不均匀仅对上构受力有影响，而对下构无影口向。 3)对三跨主桥与四跨主桥分别计算，二者的上构内力接近，但四跨主桥桥墩受力明显大于三跨。 3．2．2 应力控制 1)预应力混凝土结构设计的一个关键是应力控制。目前悬浇箱梁均按全预应力设计，且保证应力值比规范值(5．2．2l一24条及5．3．4条)富裕1一1．5MPa作储备以承受未能准确计算的荷载。对 3)对于高度较矮的悬浇箱梁，如边支点处，竖向预应力由锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失6d较大，所以有些设计此时仅将竖向预应力作为安全储备而不考虑其作用。对本桥而言，采用925高 强精轧螺纹粗钢筋，张拉控制力为331kN，张拉控制应力为674．3Mpa，在中支点处梁高3．5m，σs1＝1.96Mpa，σs2＝114.3Mpa，σs5＝18.7Mpa；在边支点处梁高1.8m，σs1＝1.0lMpa，σs2＝222．2Mpa，σs5＝18．7Mpa。可见σs2占很大比例，这也是短钢束应采用一端张拉，以减小预应力损失的原因。 4 引桥设计要点 4．1 引桥曲线布孔 引桥1—9孔处于R＝600m的圆曲线及缓和曲线上，对30m跨径而言，全幅桥宽的内、外弧长差达300／600×23＝1．15m，半幅桥宽的内、外弧长差达30／600×11＝0．55m，跨中平曲线产生的矢高为600×[1—CoS(30／600／2)1＝0.187m，曲线段桥梁布孔的原则如下： 1)以曲线内侧弦长30为基准布孔，此弦线为预制梁的边线，作此边线的垂线即为预制梁的端线方向。桥墩中心线沿径向布设，且左、右两半幅桥的桥墩中心线共线。左、右半幅桥采用不同的预制梁长，这样曲线段的内、外弧长差0.55m通过刚构墩顶的现浇连续段长度或过渡墩顶的T梁封锚段长来调整，最大封锚段长0．4lm，直线段封锚长0．15m 3该现浇连续段的长度0．9一1．471m，T梁封锚段的长度0.15—0.407m。从而使预制梁的规格最少，方便了施工，帽粱顺桥向的尺寸也不至于太大。 刚构墩帽梁顺桥向的尺寸直线段为1．6m，曲线段为2．1m；过渡墩帽梁顺桥向的尺寸为2Zn。边梁翼板外侧边缘按实际曲线预制。 2)桥面横坡从—3％变到2％，为方便施工，各T梁翼板顶横坡均按2％预制，T梁在横向水平地安装于帽梁顶，桥面横坡通过桥墩帽梁横坡、T粱翼板之间的湿接缝、现浇桥面板的调整实现。现挠桥面板因为调整横坡使其最大增加或减薄2cmo 4．1 引桥刚构桥墩帽梁的受力与构造 引桥刚构桥墩帽梁是一个分次形成的组合截面，受力较复杂。架设T梁时，预制梁、施工设备等荷载由先期帽梁截面承受；当先期帽梁顶的现浇连续段形成后，它与先期帽梁、T梁的端横隔形成组合截面，传递、承受运营阶段桥梁纵、横、竖三个方向的荷载，刚构桥墩墩身受力最大的截面位于墩顶。其中帽梁以承受横向荷载为主，在先期帽梁的下缘布有承受施工阶段、运营阶段正弯矩的钢筋3在组合截面的上缘布有承受运营阶段负弯矩的钢筋，此时组合截面的高度比先期帽梁截面增加了很多，受力有利。T梁的端横隔还起到现浇连续段模板的作用 T梁技部分预应力混凝土A类构件设计。引桥的其它设计属常规设计，此不赘述。 5 结语 仿生狮子头特大桥的下构施工已经完成，本文介绍了该桥的施工图设计情况，如有不当，敬请指正。 | 
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议