豐城市贛江大橋設計特點

1、豐城市贛江大橋設計特點衡,&第3期(總第76期)1992年6月20日華束公路EASCHINAHIGHWAYNo.3(TotalNo.76)June1992蘭!堡江西省交通規(guī)劃勘察設計院"畢【f2.【提要】本文就豐城贛江太橋的橋型選擇,主桑截面設計,結(jié)構(gòu)設計和施I方案設計等方面的特點作一介紹.認為V型托架等帶斜撐的結(jié)構(gòu),是百米以內(nèi)太跨拄橋梁中一種具有競爭力的橋型結(jié)構(gòu).1橋型選擇豐城市贛江大橋位于豐城市西南7km處.撟址處于贛江下游河段,河床開闊,一岸為大在高水位時可達l718m,枯水時亦有67m,河床復蓋層均為細砂和卵,礫石,其厚度在巖均為第三系泥質(zhì)砂巖,亦含少部分礫巖

2、,均風化嚴重,最大風化深度達20m以上.經(jīng)審批確定的大橋主要技術標準如下:基本可變荷載:汽車一20級,掛車一100,人人行道.設計洪水頻率:l/100.孔不少于4孔.在橋址處,通航深水范圍約350m,不足汛期水面寬度的i/3,決定了橋梁分孔以不等跨布置為宜;施工水深在7iTl以內(nèi),復蓋層厚度較小,使通航主孔的經(jīng)濟跨度不易超過l00m,贛江為江西第一條主要航道,水上運輸常年繁忙,汛期在非通航孔也要過往一般船只,致使副孔的跨徑亦不可太小.地勢平坦不等跨分L的要求和橋墩阻水面積盡可能小的要求,使拱式體系橋型不易成為合理的方案.而采用多L7080m跨徑的連續(xù)粱或連續(xù)剛構(gòu),既不宣頂推也不能分片預制安裝,

3、若采用懸臂施工法又嫌施工跨度偏小,同時也不必要地增加了主橋長度主橋的邊跨完全是懸臂施工的需要而增設的.根據(jù)十余個方案反復比較的結(jié)果,采用了55+4×70+55m的"V"型托架主孔和20L40m跨徑的簡支粱(橋面連續(xù))副孔的方案(圖1).該方案雖仍有某些缺陷,但卻具有如下明顯的優(yōu)越性.圖1豐城贛江太橋橋型布置及跨徑太橋可行性研究及初步設計系1990年進行通航標準要求均接1982年部頒公路拼位勘測設計規(guī)程中的有關規(guī)?6l?a)結(jié)構(gòu)充分地利用了橋下通航凈空以外的空間設立斜撐,顯著地改善了受力狀況,不僅節(jié)省工程數(shù)量而且使輯面標高盡可能地降低,連續(xù)梁降低1.Om以上.b)由

4、于托架的作用t主槳不必采用變截面形式,主副孔可以取甩完全相同的斷面形式和統(tǒng)一的分片預制,導梁安裝的施工方法,副孔大梁的預制場地,模板及架設的機具設備均可在主孔上得到充分利用.c)上部構(gòu)造產(chǎn)生的水平力作用點甚低,對墩底及基礎的力臂大為減小,從而下部構(gòu)造工程數(shù)量得以減步.d)結(jié)構(gòu)輕盈,線條既不單調(diào)又感簡潔荑觀.主,副孔之間的銜接自然,平順.2大梁截面設計采用V型托架橋型可使主,副孔大梁取相同的截面形式.則必須選擇一種既符合主,副T梁和四片閉臺糖梁的截面進行了比較,(其單粱截面尺寸見圖2)箱梁的優(yōu)越性有如下幾點.a)箱型截面每梁對橋面有兩個支點,梁條件下可減步粱數(shù),簡化了預制,安裝的工作量.?62?

5、圖2單巢截面尺寸比為6l:1.故相應的汽車,人群荷載產(chǎn)生的最鋼柬數(shù)量基本相同的條件下,無論滿支粱或連續(xù)粱均可有效地減步梁高.b)箱梁依靠自身強大的抗扭剛度足以使荷載橫向分布較均勻,從而橫隔扳的作用甚小.除端隔扳外,其余隔板幾乎均可取消,故采用箱梁可省去許多隔板的制作,連接等工序.c)箱形截面在承受負彎矩時遠較T梁采甩2.30m高的T粱于主孔上仍感緊張,而以緩解.d)預應力束在閉合箱型截面上市置有較設置體外束亦很方便且不影響美觀.基于上述認識,豐城大橋采用了橫向4片箱梁的截面方案,預制箱為閉合截面,頂寬體.從施工上來說,4梁架設不如5梁方便,閉合箱內(nèi)模拆卸有一定麻煩,同時一梁必須設置4個支座,安

6、裝要求更高,預制箱梁吊重1IG0kN也比T粱1040kN重一些,這些均是穡粱不足之處,但綜合修建和使用的效益比較,箱梁仍顯優(yōu)越,故而取用.3主孔結(jié)構(gòu)設計主孔結(jié)構(gòu)計算圖式采用圈3,它是外部10頂粱,Bc段為托間粱,AE,BE為斜撐,A,B,C,D為梁節(jié)點,E,F為墩節(jié)點.該結(jié)構(gòu)對主墩而言,類似于6跨連續(xù)剛構(gòu),而對主梁來說類似于¨各部受力特點及設計上的處理分述如下.3?1托頂梁圍3主孔結(jié)構(gòu)計算圍式雖托頂梁跨徑已達托間梁的一半,但在恒在梁節(jié)點外側(cè)托間梁端,其值為70m跨同樣節(jié)點由于斜撐的作用使內(nèi)力復雜化,因斜攆要平衡一部分托間梁端的內(nèi)力,致使梁節(jié)點處大梁內(nèi)力圖發(fā)生突變.3?2托聞梁只有跨中

7、部分6O長度的梁段承受正彎矩,其恒載峰值與70m跨同樣截面連續(xù)梁比較,在邊跨為1/1.,在中跨為】/2.2l/2.3.與一般30m跨簡支梁彎矩相近.基于大梁的受力特性,設計時將托頂梁兩內(nèi)力突變之處,同時亦使托間梁長與副孔簡支梁長相同,以方便施工.從計算上看,接頭設置在托間粱的反彎點處似更合理,但這將帶來托頂梁過長,施工不便,而更主要的是接頭處在旌工階段必須設置的負彎矩鋼束不能充分發(fā)揮作用.甚至引起大梁下緣產(chǎn)生過大的拉應力.按現(xiàn)在布置的接頭位置,只在截面上緣布置負彎矩鋼柬仍可保證在使用狀態(tài)下截面下緣不出現(xiàn)拉應力,在用料和施工上均較理想.大梁均用40號混凝土,采用高強低松弛5型錨具,波紋管成孔.托

8、間梁預應力束在邊跨為8束,在中跨束為8柬.3?3斜撐恒載作用下以受壓為主,活載作用下以受彎為主,其峰值在梁,墩節(jié)點處,且隨荷載位置不同出現(xiàn)正負彎矩交替的狀況故斜攆配筋以對稱形式為宜.由于斜撐剛度比大梁小得多,化施工.斜撐可設計成分片的形式,但考慮到施工和使用階段不可避免的偏載及洪水時可能的碰撞,故將截面設計戚單箱3室,增加混凝土不多.但抗扭曲性能大為加強,且更為美觀.斜攆與大槳和橋墩以普通鋼筋連接實現(xiàn)固接.與橋墩的連接可以錒筋直線伸入墩帽,而與托頂箱梁的連接則需在箱梁節(jié)點處設置三角形隔板,以便將斜撐頂,底扳中的主筋伸入大粱.3?4主墩邊墩頂設滑動支座,施工時安設硫磺砂漿墊石穿以粗鋼筋做成固接形

9、式,連續(xù)剛架形成墩以支座摩阻力控制設計,中墩則以主梁溫度不平衡荷載內(nèi)力要求控制在使用階段內(nèi)力以下這一要求是十分重要的,對于這種結(jié)構(gòu)如無此要求,則下部構(gòu)造工程量將大為增加,而有此要求,則必須慎重選擇施工方案和進行嚴格的施工控制.此外,由于結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)高,嚴格控制中墩(尤其是正中墩)上托頂梁與兩邊托間梁連接時的"合攏"溫度和托間梁的受力齡期也十分關鍵.組成的群樁基礎.根據(jù)分析結(jié)果,最后確定的主孔總體布置如圖1所示,其主要構(gòu)造尺寸如表.表l主要構(gòu)造尺寸項目尺寸(m)備注托頂粱長30托問粱長40斜撐高度7jo為橋高的27斟撐唾有35斜撐截面高l'2o4副孔設計副孔均為4

10、0m跨徑簡支梁,大梁外形與粱用9根預應力鋼束.副孔下部構(gòu)造除撟臺外均為雙柱式橋墩,拄徑】.60m,以兩根直徑】.801TI鉆孔樁支承.?63?主,副孔銜接處的過渡墩由于其兩側(cè)恒載基本相等,受力與副孔墩很相近,故采用與副孔墩完全相同的墩身和基礎形式.副孔均采用連接桿式的橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)東采用組合式大變位伸縮縫.副孔計算采用組合剛度法分別計算了橋下淤高31"n和沖刷5m兩種狀態(tài)下的橋墩內(nèi)力,連續(xù)結(jié)構(gòu)時作了如下兩點不同的處理a)控制聯(lián)中縫(聯(lián)正中的一條縫)的連續(xù)形方向一致,二者內(nèi)力迭加后則要求形成連續(xù)結(jié)構(gòu)時的溫度很低,但要求施工單位澆筑每一條連續(xù)縫均控制在低溫狀態(tài)下是難以實現(xiàn)的.如果聯(lián)中縫先不

11、澆筑,其余各縫即使在較高的溫度下連續(xù),則溫度下降至設計控制的"合攏溫度時,聯(lián)端大梁的位移只有按半聯(lián)長度計算的位移量,如聯(lián)中縫在"合攏"溫度下澆筑,則只是自"合攏溫度下降至最低溫度這個溫度變化段需按全聯(lián)長度計算位移.因此,設計要求除聯(lián)中縫外,先澆其余各縫,最后澆聯(lián)中縫且控制在盡可能低的.合攏溫度下連續(xù),從而使長聯(lián)的聯(lián)端大梁位移得以減少零點一般在聯(lián)中縫附近,且位移愈小的連續(xù)縫承受的溫度,混凝土收縮徐變產(chǎn)生的拉,壓內(nèi)力愈大,故聯(lián)中縫承擔的內(nèi)力將比聯(lián)端連續(xù)縫承擔的內(nèi)力大很多,故各縫分檔采取不同的配筋有利于控制連續(xù)縫裂縫的發(fā)展.5主孔上下部施工要點根據(jù)麓工單位的設

12、備條件,斜撐和托頂梁臨時支架,再以貝雷梁作橫梁,其上采用萬利架(細鋼管制成的建筑腳手)作為模板支架,然?64?圖4托同粱架設示意鋼柬張拉以后,拆除萬利架,留下萬能汗件組拼的支架作為支墩,進行托間梁的架設及太梁接頭.托間梁的架設與副孔簡支梁一樣采用雙層雙導梁,其支點均在粱節(jié)點上(圖4),為保持V托在施工時的平衡,先將臨時支墩與托頂粱以鋼構(gòu)件連接.同時在支墩上設置擱梁,移梁平臺.一孔架設完畢,即現(xiàn)澆其兩端濕接縫,并以預應力鋼束將該梁與兩端托頂梁連戚整體.不平衡之患,缺點是施工用材較多,在洪水時墩僅用導梁自重使V托保持平衡的架梁方案,但最后商議結(jié)果仍設置了臨時支墩.在下部構(gòu)造施工中,本橋承臺采用了浮

13、運外殼的辦法.承臺厚2.50m,先在岸邊預制壁厚20C1"n,外形與承臺尺寸相同但高度:小f3.50m的鋼筋混凝土承臺外殼有如開口方盒,盒底預留略大于樁徑的圓j阿.待基樁完工后,用船將外殼吊運至墩位套于基樁上,并臨時固定于怔頂,然后澆1.0m厚水下混凝土封底,抽圍堰等施工方法不僅節(jié)省投資而且縮短工胡.指標如表2.表2大橋主要用料指標混凝土頸應力鋼材苦通鋼忖料(mz/mz)(kgtmz)(kg/m)上表表明豐城大橋是我省70m跨度的橋梁中較省材料的一座,尤其是預應力鋼材指標,對主孔而言幾乎比一般連續(xù)梁節(jié)省一半,即使橙弛鋼絞線的因索外,亦可以看出橋型變化及6白f鏇銷首,糯,尊銹頓,第3期

14、'總第76期)1992年6月20日華東公路EASTCHINAHIGHWAYNo.3fToralN0.Junel簡支斜梁橋橋面連續(xù)板的內(nèi)力分析【提要】本文根據(jù)彈性理論,求得1斜梁橋的一般微分方程,進而對簡支斜梁橋?斜梁橋設計參考.1引言隨著公路等級的提高,斜梁橋的修建越來越引起了人們的重視.目前,多跨斜梁橋與多跨正轎類似,一般采用連續(xù)結(jié)構(gòu)或橋面連續(xù)筒支結(jié)構(gòu),對于多跨連續(xù)斜梁橋,研究文獻頗為多見】,而橋面連續(xù)簡支斜梁橋的計算甚少.多跨筒支斜梁橋橋面連續(xù)后,減少或消除了橋簡單,設計計算和施工方便等優(yōu)點,且能適應較大沉降的地基.本文采用文獻4的分析方法,對橋面連續(xù)簡支斜粱橋的受力特點進行分析,

15、并導出計算公式,供參考應用.2斜粱橋的微分方程如圖la所示,在一般截面的斜粱徽段上可能存在三種類型的荷載(這里不計沿梁軸:方向的水平力)作用,即軸方向的分布荷載為q,繞軸的分布彎矩%和繞Z軸的分布扭矩增量.利用力的平衡方程,幾何與物理方程可以得到斜梁的一般微分方程.)6)圖1斜架微段各內(nèi)力及增量2?1平新方程主梁截面改變的一定效果.6結(jié)棠語6?1帶斜撐形式的結(jié)構(gòu)可獲得明顯地改善內(nèi)線得以縮短,從而使主粱內(nèi)力減少和結(jié)構(gòu)剛度太為提高,同耐由于V托"三角形"的剛度比一般連續(xù)梁支點梁段的剛度太得多,使結(jié)構(gòu)的"一孔受荷,多孔分擔"的現(xiàn)象更為明顯,散其縱向整體性更為良好.