2012120m公鐵兩用大橋主橋總體設(shè)計(jì)

2012120m公鐵兩用大橋主橋總體設(shè)計(jì)

1主橋布置設(shè)計(jì)泉州河公鐵路經(jīng)過小營至泉州新建地方鐵路。道路南岸與205國道相連，北岸與濱水穿越公路以東環(huán)路相連。鐵路北接泉州站，南接淄博-小營鐵路。橋位位于濱州北鎮(zhèn)黃河大橋(公路橋)下游約3.3km,大堤之間距離約2.818km,主河槽擺動(dòng)幅度范圍約為600m。大橋公路橋全長5000m,鐵路橋全長7000m。大橋跨主河槽的主橋布置為(120+3×180+120)m五孔一聯(lián)的鋼桁架橋,主橋全長781.5m。主橋布置見圖1。主橋采用上、下層布置,公路在上層,鐵路在下層,主橋橫斷面布置見圖2。2主要標(biāo)準(zhǔn)(1)鐵路等級(jí)地方鐵路Ⅰ級(jí)。(2)正交數(shù)量單線。(3)道路等級(jí)Ⅱ級(jí)。(4)提交人數(shù)4車道。(5)啟動(dòng)速度80km/h。(6)車輛負(fù)荷汽—超20,掛—120。3主框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1橋的跨橋布置濱州黃河公鐵兩用大橋的橋位上游3.3km處是濱州北鎮(zhèn)黃河公路橋,其主河槽鋼桁梁橋的橋跨布置為4×112.0m。兩橋位處的河床斷面基本相同,通航要求一致?？紤]此情況,濱州黃河公鐵兩用大橋在主河槽鋼梁的經(jīng)濟(jì)跨度可選在120~140m,由于黃河河務(wù)部門要求橋梁凈跨不得小于160m,最后選用了跨度為180m的橋跨方案。3.2合理設(shè)置成網(wǎng)位置初步設(shè)計(jì)按工可的評(píng)審意見,主要在工可橋跨布置方案的基礎(chǔ)上對(duì)主橋雙層橋面的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行比選。對(duì)于跨度為180m的鋼桁架,從結(jié)構(gòu)受力方面考慮,最好在支點(diǎn)處設(shè)置加勁弦或者在上弦設(shè)柔性拱,這樣既可以增加橋梁剛度,又可以降低桿件內(nèi)力的峰值。但是,由于黃河河床的特點(diǎn),如果設(shè)加勁弦,則會(huì)使支座的高程在最高水位以上,抬高了整個(gè)線路的高程,增加了工程的規(guī)模,同時(shí)鐵路線高程提高后,與濱州車站的接線也很困難,因此,不宜在支點(diǎn)處設(shè)置加勁弦;如果在上弦設(shè)柔性拱,則會(huì)影響公路的行車。因此,推薦了橋跨布置形式為(120+3×180+120)m的五孔一聯(lián)平弦鋼桁架橋作為主橋鋼梁的施工設(shè)計(jì)方案。3.3全橋弦桿結(jié)構(gòu)形式鋼梁主體為栓焊結(jié)構(gòu),主桁結(jié)構(gòu)采用Q370qE(14MnNbq)鋼,橋面系和聯(lián)結(jié)系等采用Q345qE鋼,輔助結(jié)構(gòu)采用Q235qC鋼。鋼桁梁支座采用鉸軸鑄鋼支座,活動(dòng)支座為滑板式。主橋鋼梁采用拼裝式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),桁架高18m,節(jié)間長10m,桁寬11m。最大弦桿內(nèi)力37699kN,最大桿件重26.388t。主桁弦桿全部采用箱形截面,腹桿采用箱形和工字形2種截面形式,桿件截面外寬均為800mm,由于全橋弦桿內(nèi)力變化較大,為了充分發(fā)揮各個(gè)桿件截面的效率,并考慮局部穩(wěn)定要求和制造方便,按受力要求弦桿設(shè)計(jì)采用了多種高度,常規(guī)桿件高度采用840mm;中間支點(diǎn)處的下弦桿采用高為1040mm的弦桿進(jìn)行過渡;中間支點(diǎn)處的上弦桿(最大受力桿件)高度采用1240mm,并且在箱形截面中增加肋板,以限制桿件過高或板過厚(圖3)。根據(jù)需要腹桿高度采用420~1040mm。弦桿及腹桿的最大板厚均為50mm。主桁桿件在節(jié)點(diǎn)處用高強(qiáng)螺栓拼接成整體。3.4桿件內(nèi)力分析設(shè)置鋼梁預(yù)拱度可以消除全部恒載及部分活載產(chǎn)生的撓度,同時(shí)也可以調(diào)整部分桿件的內(nèi)力(主要是降低最大內(nèi)力桿件的內(nèi)力峰值)。濱州黃河公鐵兩用大橋跨度較大,且邊跨與中跨之比較小,因此,桿件內(nèi)力的變化范圍較大,中跨支點(diǎn)處附近的弦桿內(nèi)力的絕對(duì)值最大。鋼梁預(yù)拱度設(shè)置采用伸長或縮短上弦桿節(jié)間長度的辦法,為了保證桿件的長度一致,伸縮值在節(jié)點(diǎn)板和拼接板上反映。為了達(dá)到降低內(nèi)力峰值的效果,全橋采用的伸縮值均相同,支點(diǎn)附近的上弦節(jié)點(diǎn)采用縮26mm,其他上弦節(jié)點(diǎn)采用伸16mm,進(jìn)而降低或提高了連續(xù)梁預(yù)拱度曲線支點(diǎn)處相應(yīng)的坐標(biāo),使最大桿件內(nèi)力的峰值降低了約2000kN。4設(shè)計(jì)橋面系統(tǒng)4.1加固截面系設(shè)計(jì)鐵路橋面系為縱、橫梁體系的明橋面。普通橫梁高2.0m,縱梁高1.38m,鐵路縱、橫梁均采用工字形截面,縱、橫梁頂面齊平。2片縱梁間,上平面設(shè)平面聯(lián)結(jié)系,中間設(shè)1道橫聯(lián),縱梁端部下翼緣設(shè)加勁腿,以減少縱梁變形。全橋設(shè)置8處伸縮縱梁,以減少橋面系與主桁的共同作用,改善橋面系受力。全橋設(shè)置9副制動(dòng)聯(lián)結(jié)系。普通橫梁與縱梁關(guān)系見圖4。4.2公路縱梁組成公路橋面系也采用縱、橫梁體系,桁架外設(shè)托架,公路縱梁設(shè)在橫梁及托架上。為減小橋面與主桁的共同作用,公路橋面系設(shè)計(jì)沿用了過去幾座公鐵兩用鋼桁梁橋的方法,即公路橫梁上設(shè)縱梁,縱梁按3或4個(gè)節(jié)間作為一組連續(xù)梁,該橋公路縱梁一般4個(gè)節(jié)間為一連續(xù)梁。公路橫梁及托架高1.7m,縱梁高0.8m,公路縱、橫梁及托架均采用工字形截面。公路縱梁在橋梁橫截面上設(shè)8道,分成3組,中間2片為1組,旁邊3片各為1組。普通橫梁及托架與縱梁關(guān)系見圖5。公路縱梁上置鋼筋混凝土橋面板,橋面板采用C40混凝土,板厚18cm,其上鋪8cm厚的瀝青混凝土面層。橋面板為預(yù)制裝配式構(gòu)件,橫橋向分4塊,順橋向按350cm長度分塊,縱、橫向接縫寬度為50cm?，F(xiàn)澆接縫后,局部成為獨(dú)立的1塊整板,板縫與公路縱梁的斷縫一致。公路行車道路面全寬19.0m,凈寬18.0m。5聯(lián)斜桿截面形式主桁上、下弦平面設(shè)有縱向聯(lián)結(jié)系,平聯(lián)斜桿采用交叉布置。斜桿的內(nèi)力主要受弦桿的共同作用影響控制,由于弦桿內(nèi)力變化較大,各節(jié)間平聯(lián)斜桿的內(nèi)力也相應(yīng)變化,為了減小平聯(lián)的工程數(shù)量,同時(shí)考慮方便施工,平聯(lián)斜桿也采用2種尺寸的工字形截面,截面高度均為390mm,截面形式及截面面積略有不同,即支點(diǎn)附近對(duì)應(yīng)弦桿內(nèi)力較大的桿件采用的截面面積較大。濱州黃河公鐵兩用大橋的公路橋面恒載占結(jié)構(gòu)總恒載的比重較大,且桁架較高,為了保證鋼桁梁空間結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,橫向除在支點(diǎn)處的豎桿上設(shè)橋門架外,每2個(gè)節(jié)間的豎桿上設(shè)橫向聯(lián)結(jié)系。6阿迪斯-奔馳安裝6.1鋼梁安裝難度連續(xù)鋼桁梁懸臂安裝架設(shè)方法一般有兩岸相向架設(shè)、中間合龍和一岸單向架設(shè)2種。鋼梁安裝方法的選擇必須綜合考慮運(yùn)輸條件、場地狀況、技術(shù)難度、工期等諸多因素。該橋南岸(小營岸)有鐵路通行,采用鐵路和公路運(yùn)輸均較為方便,但構(gòu)件倒運(yùn)過河至北岸則存在一定難度。全橋僅1聯(lián)鋼梁,若兩岸設(shè)置鋼梁預(yù)拼場則設(shè)備投入較大而不經(jīng)濟(jì)。結(jié)合全橋工期安排,鋼梁安裝不控制總工期。綜合上述因素,主橋鋼梁選擇單向架設(shè)方法,避免了鋼梁的跨中合龍,降低了施工難度。6.2輔助懸臂安裝鋼梁采用從南岸(小營岸)向北岸(濱州岸)的單向架設(shè),除第1孔120m跨度的鋼梁采用膺架法施工外,其余各孔均利用臨時(shí)墩輔助懸臂安裝。180m跨度的鋼梁先懸臂安裝100m,支在臨時(shí)墩后再懸臂安裝80m,完成1孔鋼梁的安裝。最后1孔120m跨度的鋼梁先懸臂安裝100m,支在臨時(shí)支架后再安裝20m,完成全部鋼梁的安裝。臨時(shí)墩