沈陽市南北二干線（東一環）建設工程橋墩承臺設計分析

郭曙光

（沈陽市市政工程設計研究院沈陽市 110015）

沈陽市南北二干線（東一環）建設工程橋墩承臺設計分析

郭曙光

（沈陽市市政工程設計研究院沈陽市 110015）

以沈陽市南北二干線（東一環）建設工程第一標段24#、25#承臺為工程背景，介紹了在條件受限的情況下，如何處理承臺，并利用有限元程序對該承臺進行計算分析，對該類承臺的設計給出一些建議。

承臺；鋼骨架；有限元

1　工程概況

沈陽市南北二干線（東一環）建設工程位于沈陽市市內，南連渾南新區（全運會比賽場區），北接皇姑區及沈北新區，為沈陽市南北向重要交通干道。沈陽市南北二干線（東一環）建設工程為沈陽市快速路網建設的一部分，改造后高架橋通行能力大大提高，將極大緩解沈陽南北方向的交通壓力，節約人們的出行時間，減少機動車尾氣排放量，降低路面噪聲，為全運會發展提供便利的交通環境。

沈陽市南北二干線（東一環）建設工程上部結構采用飛燕式連續梁結構，這種結構在外形上像張開的燕子翅膀一樣，中間是柱子，兩邊輕薄，外形較流暢，造型更加輕盈美觀。下部結構采用單墩結構形式，6車道高架橋在國內采用單墩結構形式尚屬首次。單墩結構形式節約了用地，可使地面至少增加一排車道，而且保留了文化路、萬柳塘路、北海街現狀機動車道主、輔路之間的綠化帶。

在防撞墻鋼護欄內安裝LED燈管照明，而不再只安裝傳統的外架照明路燈，夜幕降臨時，橋上五光十色的彩燈，將成為環繞沈城的兩道亮麗的風景線。

第一標段起點為黑龍江街，終點為鴨綠江東街，全長為2.1km，第二標段起點為沈海立交北引道，終點為柳條湖立交，全長為1.3km。第三標段工程起點為吉祥一路，終點為沈海立交橋，工程全長1.4km。

第一標段（黑龍江街至柳條湖橋段）高架橋設計中線為現狀舊路中線，原道路中心兩側各3.5m范圍為高架橋橋墩分隔帶。高架橋工程起點樁號為K0+260.00，工程終點樁號K2+098.00，工程全長1838m。第一標段高架橋工程范圍內設置一處圓曲線，半徑為500m。高架橋橋上設置雙向6車道。高架橋南北北引道兩側各設置4車道地面道路，高架橋下分隔帶寬度為7m，兩側各設置14m機動車道，雙向8車道。

橋梁主體結構為預應力混凝土連續箱梁和簡支鋼梁。連續梁單孔跨徑為29m、30m和31m三種，其中3×30m共有14聯，3×29m共有2聯，4×30m共有一聯，4×31m共有1聯；40m跨徑的簡支鋼梁共有4個。

24#、25#承臺位于陵東街以西，為第9聯中間墩承臺。24#、25#承臺下地下管線管徑為1.5m，正處于使用中，地下管線管頂至路面覆土深度較小，橋梁承臺計算時不能滿足規范要求，為保證本工程能按關門工期按時竣工，故調整承臺布置方式，以滿足計算要求。具體做法為：在承臺內設置縱、橫向鋼骨架，增加橋梁承臺抗拉、抗剪、抗沖切能力。

采用Midas進行空間有限元計算分析。計算模擬時將上部預應力混凝土連續箱梁荷載及橋墩荷載全部由鋼骨架承受，鋼骨架及樁基采用梁單元模擬，橋墩采用實體單元模擬。

2　主要設計技術標準

（1）設計車速：高架段橋面為60km/h；

（2）高架橋設計荷載：公路-Ⅰ級；

（3）高架橋設計車道數：雙向6車道；

（4）最小平曲線半徑：500m；

（5）高架橋最大縱坡：3.5%；

（6）橋下通行凈空：≥4.5m；

（7）橋梁設計安全等級：一級；

（8）橋梁設計基準期：100年；

（9）地震基本烈度：7度。

3　橋梁承臺結構設計

24#、25#橋墩、承臺采用C40混凝土，樁基礎采用C30混凝土，承臺尺寸為7.5m×11.2m×2.2m，內設鋼骨架，鋼骨架采用Q235B鋼材，為保證混凝土與鋼骨架間的連接，混凝土與鋼骨架之間設置剪力釘，詳見圖2。

4　承臺計算分析

利用空間有限元理論建立承臺空間模型進行計算，進行結構的強度、剛度的計算分析。

4.1承臺空間計算模型

采用MIDAS CIVIL2011程序建立空間模型，進行空間計算分析。計算模型中，承臺所受上部結構以及橋墩荷載均由鋼骨架承擔，不考慮混凝土受力，承臺內鋼骨架及樁基礎采用梁單元模擬，橋墩采用實體單元模擬。

空間有限元模型見圖6。

4.2設計荷載

（1）橋墩頂部承受支座傳遞預應力混凝土連續箱梁壓力荷載為4318kN/m2；

（2）橋墩頂部承受支座產生順橋向彎矩荷載為2151kN·m。

4.3荷載組合

荷載組合：組合Ⅰ壓力荷載+順橋向彎矩荷載

4.4承臺結構計算分析結果（圖6～圖11）鋼骨架向下剪力為116 MPa，滿足規范要求。鋼骨架橫橋向剪力為164MPa，滿足規范要求。

4.5總體計算分析結果

鋼骨架最大應力σmax=136MPa（組合Ⅰ）≤［σw］=250MPa；滿足。鋼骨架豎直應力σmax=116MPa（組合Ⅰ）≤［σw］= 250MPa；滿足。

鋼骨架橫向橋應力σmax=164MPa（組合Ⅰ）≤［σw］=250MPa；滿足。

鋼骨架最大軸力σmax=93.8MPa（組合Ⅰ）≤［σw］=250MPa

表2　承臺工程數量表（一個承臺材料數量表）

5　結論

本文介紹了沈陽市南北二干線（東一環）建設工程24#、25#承臺設計，由于橋墩承臺下存在直徑為1.5m地下管線，管線上覆土深度較淺，為保證工程整體工期和施工順利進行，橋墩承臺中采用增設鋼骨架方式，用以增加橋墩承臺的抗拉、抗剪、抗沖切承載能力，使承臺計算能夠滿足規范要求。24#承臺共用Q235B鋼96.7t，C40混凝土184.8m3，HRB335鋼筋25.6t。

Analysis on Design of Bearing Platform of Pier for Shenyang No.2 South-North Trunk Line（No.1 East Ring Road）Construction Project

GUO Shu-guang
（Shenyang Municipal Engineering Desingn and Research Institute，Shenyang 110015，China）

Taking No.24 and 25 bearing platforms at the first section of Shenyang No.2 South-North Trunk Line（No.1 East Ring Road）Construction Project as the background，the method of how to deal with the bearing platform under the limited condition is introduced and the computational analysis on the bearing platform is performed by utilizing finite element program，thus giving some suggestion for the design of such a kind of bearing platform.

Bearing platform；Steel skeleton；Finite element

U443.2

B

1673-6052（2016）03-0040-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.013