木洞中壩大橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉明志（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶 401121）

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木洞中壩大橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉明志
（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶 401121）

摘 要：重慶市巴南區(qū)木洞中壩大橋?yàn)?5m+150m+95m變截面連續(xù)剛構(gòu)橋。本文對(duì)該橋方案構(gòu)思、主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其施工方案進(jìn)行介紹，通過建立有限元整體計(jì)算模型對(duì)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)橋；景觀構(gòu)思；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)分析

1 工程概況

木洞中壩大橋位于重慶市巴南區(qū)木洞鎮(zhèn)中壩島，越長江內(nèi)河，與兩岸道路連接。橋梁全長352m，跨徑布置為95m+150m+95m變截面連續(xù)剛構(gòu)橋，橋?qū)挒?3m。橋梁總體布置圖如圖1所示。

2 橋梁景觀方案構(gòu)思

中壩島位于木洞轄區(qū)內(nèi)，是長江水域內(nèi)的一座孤島，面積約為0.96km2，靠北是主河道，水面寬約800m，靠南是內(nèi)河道，水域?qū)捈s280m。鑒于中壩島地理位置優(yōu)越，距離主城區(qū)遠(yuǎn)近適中，交通便捷，業(yè)主（重慶浪琴游艇俱樂部有限公司）將中壩島定位為游艇旅游項(xiàng)目，橋梁景觀要求高，故橋梁方案構(gòu)思是把其標(biāo)志性的游艇形象作為出發(fā)點(diǎn)，通過在兩處主墩位置設(shè)置游艇船頭造型的觀景平臺(tái)，同時(shí)主梁裝飾為藍(lán)色水紋的裝點(diǎn)，使得橋梁和水體渾然一體，橋上橋下都有乘浪之意，體現(xiàn)了島嶼的游艇基地特色。橋梁效果圖如圖2所示。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

木洞中壩大橋主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁；橋墩為六邊形空心薄壁墩；基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注群樁基礎(chǔ)，橋梁兩側(cè)橋臺(tái)均為重力式U臺(tái)。

3.1 主梁一般構(gòu)造

主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁形式，單箱單室，頂板設(shè)1.5%的雙向橫坡，翼緣寬度3.3m，箱室寬度6.4m；梁高按1.8次拋物線變化，跨中高3.5m，墩頂高8.5m；箱梁頂板厚30cm，在墩頂處加厚到50cm；底板厚度按1.8次拋物線變化，跨中厚32cm，到墩頂處厚90cm；腹板寬度階梯形變化，由跨中的50cm，變?yōu)?0cm，到墩頂90cm。

主梁采用C55混凝土。主橋箱梁采用節(jié)段懸臂澆筑施工，劃分為18個(gè)節(jié)段，節(jié)段長度從零號(hào)塊至跨中為：7×3.5m （1#-7#）+5×4m（8#-12#）+6×4.5 （13#-18#）m，墩頂零號(hào)塊為5m。0、1#節(jié)段在托架上進(jìn)行澆注，其余各節(jié)段采用掛籃分段分塊澆注。懸臂節(jié)段最大控制重量為198t，邊、中跨合攏段均為2m，邊跨現(xiàn)澆段18.88m。箱梁根部設(shè)置兩道厚1m的隔板，端部設(shè)置1.5m端橫梁。

圖1 木洞中壩大橋總體布置圖

圖2 木洞中壩大橋效果圖

圖3 木洞中壩有限元計(jì)算模型

主梁主墩頂設(shè)置觀景平臺(tái)，平臺(tái)平面形狀由圓弧加相切直線組成，向外側(cè)最大懸挑距離為3.5m，平臺(tái)縱向最大尺寸為11m。結(jié)構(gòu)采用空心混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚20cm。

箱梁按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)，采用縱、豎向雙向應(yīng)力體系，設(shè)置懸澆索及邊、中跨底板索，鋼束布置有豎彎、平彎形式，所有彎曲均采用圓弧曲線；豎向預(yù)應(yīng)力在0-13#節(jié)段采用鋼絞線，其余采用JL32的精軋螺紋粗鋼筋。

3.2 下部結(jié)構(gòu)一般構(gòu)造

橋墩采用C50混凝土，截面為六邊形，標(biāo)準(zhǔn)段截面尺寸為4.5m×7.9m，標(biāo)準(zhǔn)段壁厚0.5m，在墩頂6m的范圍內(nèi)截面變化到5.0×7.9m，P1墩高26m，P2墩高17m。基礎(chǔ)采用直徑2.0m的群樁基礎(chǔ)，承臺(tái)高4.0m，每個(gè)承臺(tái)設(shè)置9根樁基礎(chǔ)。

A0橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)，臺(tái)身高12.86m，擴(kuò)大基礎(chǔ)；A3橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)加樁基礎(chǔ)，臺(tái)身高10.66m，樁基礎(chǔ)直徑1.5m。

3.3 施工關(guān)鍵技術(shù)

主墩基礎(chǔ)施工宜選擇在枯水期施工，樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，承臺(tái)采用土圍堰方法施工，橋墩采用爬模施工。

主梁0～1號(hào)塊采用托架施工，其余階段采用懸臂澆筑，在邊跨采用滿堂支架施工。主橋箱梁采用先邊跨后中跨的合攏順序，邊、中跨合龍段采用吊架施工。為確保結(jié)構(gòu)施工過程的安全以及提高大橋合攏精度，要求整個(gè)施工過程應(yīng)有專門單位進(jìn)行施工監(jiān)控。

表1 主要驗(yàn)算結(jié)果

觀景平臺(tái)待主梁合攏后，采用定型鋼模，分層澆筑，注意要保持橫橋向?qū)ΨQ、均勻。

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

主橋計(jì)算采用Midas Civil建立空間有限元模型進(jìn)行整體受力分析。主梁及各個(gè)構(gòu)件截面特性按照結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸進(jìn)行取值，基礎(chǔ)考慮樁-土相互作用，用土彈簧進(jìn)行模擬，結(jié)構(gòu)有限元程序如圖所示。

根據(jù)結(jié)構(gòu)體系形成過程及施工方案，按施工步驟進(jìn)行建模，考慮自重、二期恒載、溫度、汽車荷載及人群荷載、風(fēng)荷載、地震作用等在內(nèi)的多種計(jì)算荷載，并考慮混凝土收縮徐變等因素，按規(guī)范要求進(jìn)行荷載組合。在荷載組合下，結(jié)構(gòu)主要驗(yàn)算結(jié)果見表1。

結(jié)語

木洞中壩大橋根據(jù)中壩島游艇旅游開發(fā)項(xiàng)目需求，采用具有游艇寓意的變截面連續(xù)梁剛構(gòu)橋橋梁方案，造型簡潔大方，與周圍環(huán)境、規(guī)劃理念相協(xié)調(diào)，將為中壩島旅游景區(qū)增添一道靚麗的風(fēng)景線。

參考文獻(xiàn)

［1］ JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范［S］.

［3］彭元誠.連續(xù)剛構(gòu)箱梁底板崩裂原因分析與對(duì)策［J］.橋梁建設(shè)，2008（3）：67-70.

中圖分類號(hào)：U44

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A