貴州省仁懷市鹽津河二橋設計要點

葉洪平　劉建軍

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司　貴陽　550081)

貴州省仁懷市鹽津河二橋設計要點

葉洪平劉建軍

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司貴陽550081)

摘要以貴州省仁懷市城南大道鹽津河二橋為工程實例，該橋主橋跨徑布置為130 m+230 m+130 m預應力混凝土連續剛構橋，具有跨度大、橋面寬及主墩高度矮等特點。文中介紹了該橋的項目概況、設計要點、構造處理、結構受力特點，并進行了結構分析。

關鍵詞預應力混凝土連續剛構橋設計要點結構分析

1工程概況

貴州省仁懷市城南大道工程為新建城市道路，西起于冠英新房，設計起點與茅臺至壇廠一級公路平交，路線由西向東跨越鹽津河后，終點接醉美大道，全長5.515 km。

本項目為城南大道中段，起點樁號K2+780(鹽津河西岸規劃道路交叉口)，終點樁號K3+900(通達木材公司)，道路全長1.12 km。

橋區處于貴州高原北部邊緣向四川盆地過渡的斜坡地帶，總體為高原中、低山地丘陵峽谷地貌，整個地勢向赤水河河谷傾斜。橋位處為V形

峽谷河谷，兩岸為陡崖及陡斜坡，兩岸臺地為低山山地地形，河谷底高程約581 m，臺地最高810 m，相對高差約230 m。

鹽津河二橋是本項目的主要工程，孔跨布置為：5×20 m現澆箱梁+130 m+230 m+130 m連續剛構+3×20 m現澆箱梁，其中主橋采用預應力混凝土連續箱梁，雙肢薄壁連續剛構[1]，由于本橋具有主橋跨徑大，橋面寬且最矮主墩僅為35 m，增加了結構受力變形的特殊性及復雜性。本文著重介紹結構受力特點，設計要點及計算結果等，橋型布置見圖1。

圖1　橋型布置圖(單位：m)

2結構特點

2.1　主橋上部結構設計要點

主橋為主跨230 m預應力混凝土連續剛構橋，橋面寬度18 m(含人行道)，主梁采用直腹板的單箱雙室三向預應力混凝土變截面箱梁，箱頂寬18 m，底寬11.2 m；箱梁高度在各墩與箱梁相接的根部斷面梁高為14.5 m，現澆段和合龍段梁高均為4.6 m，其余梁底下緣按1.8次方拋物線變化；箱梁頂板跨中厚度：除墩身范圍內的0號梁段為50 cm、梁端支承截面為170 cm外，其余為30 cm，主橋箱梁采用懸臂澆注法施工，見圖2及圖3。

圖2主橋根部典型截面(單位：cm)

圖3　主橋跨中典型截面(單位：cm)

主橋箱梁縱向預應力鋼束分為頂板束(T)、腹板束(W)、中跨底板束(DZ)、邊跨底板束(DB)、合龍段頂板連接束(H)及預留束(Y)6類。縱向預應力采用公稱直徑15.20 mm的預應力鋼絞線。所有縱向鋼束均采用兩端張拉方式。預留束的管道分段設置，待相應的預應力施工完成后灌漿封閉，鋼束分每束25根及每束19根鋼絞線2種，單根鋼絞線直徑為15.20 mm，抗拉強度標準值為1 860 MPa，主橋跨中斷面鋼束布置見圖4。

圖4主橋跨中鋼束典型截面

2.2　主橋下部結構主要尺寸

主橋2主墩高度分別為35 m和38 m，主墩縱向由2片雙肢薄壁空心墩組成，薄壁墩為單箱雙室截面，橫橋向11.2 m，順橋向2.8 m。墩身上端與箱梁0號梁段固接，下端與承臺固接。橋墩承臺采用16.9 m×14.8 m矩形承臺，厚度為5.0 m。主墩采用9根直徑為2.5 m的樁基，樁基按嵌巖樁設計，橋墩斷面見圖5。

圖5橋墩截面(單位：cm)

3計算結果

3.1　計算模型

本橋總體計算采用橋梁博士V3.2計算軟件，靜力計算按施工流程分階段建立模型，并按規范要求對結構施工階段和成橋階段進行驗算。

模型中1～158號單元為主梁單元，159～210號單元為橋墩單元，單元重量程序自動計算，齒板、橫隔板重量按集中荷載加載，二期恒載按線性均布荷載加載。計算模型見圖6。

圖6　計算模型圖

主梁構件為全預應力混凝土構件，橋墩為鋼筋混凝土構件。

3.2　技術指標

(1) 自重。混凝土容重26 kN/m3；瀝青混凝土容重取23 kN/m3，橋面系混凝土容重取24 kN/m3。

(2) 汽車荷載。汽車荷載采用城市A級。

(3) 溫度荷載。整體升溫采用20 ℃，整體降溫采用20 ℃。

非線性溫度參照《公路橋涵設計通用規范》[2]取值。

3.3　箱梁縱向計算結果

(1) 持久狀況承載能力極限狀態正截面強度計算。根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》[3](以下簡稱《橋規》)第5.1.5條規范：構件承載能力極限階段強度應符合下式要求

γ0S≤R

式中：γ0為橋梁結構的重要性系數；S為荷載效應的組合設計值；R為構件承載力設計值。

本橋結構重要性系數取1.1，主梁承載能力驗算見圖7。

圖7　持久狀況承載能力極限狀態

由圖可知，主梁各截面滿足承載能力極限狀態截面強度要求。

(2) 持久狀況正常使用極限狀態抗裂驗算。本橋主跨為230 m，根據《橋規》第6.3.1條規定進行正截面和斜截面抗裂驗算。

①正截面抗裂驗算。全預應力混凝土構件，在作用短期效應組合下：σst-0.80σpc≤0；主梁在短期效應組合下各截面的最小正應力見圖8。

圖8短期效應組合下混凝土最小正應力圖(單位：MPa)

由圖8可見，短期效應組合下，主梁上下緣均未出現拉應力，滿足規范要求。

②斜截面抗裂驗算。全預應力混凝土構件，在短期效應組合下現場澆筑構件：σtp≤0.4ftk=0.4×2.74=1.096 MPa。經計算，主梁截面最大主拉應力為0.85 MPa，滿足斜截面抗裂要求。

(3) 持久狀況構件的應力驗算。根據《橋規》第7.1.5條，使用階段預應力混凝土受彎構件正截面混凝土的壓應力應符合下列規定：σkc+σpt≤0.5fck=0.5×35.5=17.75 MPa。

主梁在標準組合下各截面的最大正應力見圖9。

圖9　持久狀況正常使用極限狀態

主梁各截面均滿足《規范》要求。

3.4　主墩計算結果

(1) 持久狀況承載能力極限狀態正截面強度驗算。根據《橋規》第5.1.5條規范：構件承載能力極限階段強度應符合要求。本橋結構重要性系數γ0取1.1。經驗算，橋墩各截面滿足承載能力極限狀態截面強度要求。

(2) 主墩正常使用極限狀態裂縫驗算。裂縫驗算根據《橋規》第6.4.2條規定，鋼筋混凝土構件I、II類環境下其裂縫寬度不應超過0.2 mm。經計算，主墩正常使用極限狀態下橋墩裂縫最大為0.15 mm，小于0.2 mm，滿足規范要求。

綜上所述，主橋各項計算結果均滿足規范要求。

4結語

本橋主橋主墩墩身已順利施工完畢, 目前正在進行箱梁懸臂澆筑。本橋主橋跨徑大，橋面寬，且最矮主墩僅有35 m，根據本橋的結構特點，在結構設計階段做了大量結構優化設計、構造處理及結構計算等工作, 可為同類橋型設計提供參考。

參考文獻

[1]范立礎.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JTG D60-2004公路橋涵設計通用規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[3]JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

Hanging Basket of Super-wide Construction Safety Risk

Analysis and Control of Cable-stayed Bridge

LiRan

(Transportation Engineering Test Centre, China Academy of Transportation Sciences, Beijing 100013, China)

Abstract：In order to analyze safety risk of hanging basket with fore fulcra of super-wide cantilever casting construction of highway cable-stayed bridge, Hanjiang Bridge in Wuhan fourth ring highway as an example, the hanging basket with fore fulcra of super-wide cantilever casting construction was introduced. We adopted the system safety engineering method to analyze the possible risk. According to the results of the risk analysis, usingLEC evaluation method, we determined the construction risk prevention and control focused on collapsion and fall accident. Aiming at risk prevention and control focuses, we proposed the corresponding risk control measures.

Key words:cable-stayed bridge; risk analysis; risk control; hanging basket with fore fulcra; cantilever casting construction

收稿日期：2015-05-24

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.011