景觀橋梁結構設計分析

李 楊 徐 琳

（1.安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000；2.廣州金良工程咨詢有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230000）

1 概述

該工程實例位于廬江縣伍喬路，始于樂橋路，沿規劃軸線往東北方向延伸，依次經過金湯路、洋河路、城西大道、獅子山路，終于學府路，道路全長2.48Km，道路等級為城市支路，紅線寬度24m，設計速度40Km/h。

道路位于廬江縣移湖公園核心區域，與城市景觀水體毗鄰，沿線分布大量住宅區，人流量較大，根據《廬江縣城2015年-2030年的總體規劃》及《移湖水庫工程水環境綜合治理工程》，道路在樁號K0+063.500處跨越蘇家河，設置中橋一座。

2 結構設計要點

2.1 主要構造

橋位處河道底寬10米，上口處寬43米，道路中心線垂直水流方向，該處洪水位設計為五十年一遇的17.234米。河道兩側設置2.0m人行步道，坡頂設置6.0m寬堤頂道路，岸坡采用植草防護。

該橋梁為1-27.0m的拱腹梁橋，橋梁上部采用的是變截面箱型拱結構，跨中位置梁高1.3m，根部位置上梁高2.2m，梁底設計成圓弧形變化，主梁則設計成現澆預應力混凝土箱梁；下部設計成輕型臺結構，摩擦樁基礎采用承臺接直徑1.2米的樁基。

該橋以“月”為創作意象，立面猶如一彎月牙置于水面之上，明月倒影蘇河水面，游人漫步橋下，猶如置身夢境，美輪美奐，欄桿采用“月牙”雕刻的石欄桿，拱橋表面設置人文浮雕，如“顧曲周郎”、“赤壁之戰”，展現廬江渾厚的人文景觀，整體造型優雅大氣，與周圍景觀融為一體。

2.2 主要結構分析

橋梁按照A類預應力構件計算，采用《橋梁博士》有限元軟件進行結構分析，探討橋梁在各種荷載作用下的應力、內力及位移，在滿足規范的要求下，求得理想的鋼束線型及配筋設計。

3 上部結構計算

3.1 持久狀況承載力極限狀態

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG3362-2018）第5.1.2條的規定，橋梁構件的承載能力極限狀態計算應滿足：γ0S≤R

1）正截面承載力

最大彎矩及其對應的抗力圖

跨中最大彎矩為95885.8KN.m，小于 承 載力117643.2KN.m，設計滿足規范要求。

2）斜截面承載力

最大剪力及其對應的抗力圖

支座處剪力最大值為14897.9KN，小于承載力20246.2KN，設計滿足規范要求。

3）頻遇組合下正截面抗裂驗算，正截面頂緣最小壓應力2.24MPa，底緣最小壓應力0MPa，無拉應力，設計滿足規范要求。

4）準永久組合下正截面抗裂驗算，正截面頂緣最小壓應力3.82MPa，底緣最小壓應力1.56MPa，無拉應力，設計滿足規范要求。

5）斜截面抗裂性能驗算

按上文所提設計規范（JTG3362-2018）當中的第6.3.1條下面的第2款給出的規定，斜截面上的抗裂性能，對應著混凝土構件斜截面上的主拉應力，驗算期間必須滿足以下要求：

①全預應力混凝土構件

預制構件σtp≤0.6ftk

現場澆筑（包括預制拼裝）構件σtp≤0.4ftk

②A類和B類預應力混凝土構件

預制構件σtp≤0.7ftk

現場澆筑（包括預制拼裝）構件σtp≤0.5ftk

斜截面頂緣拉應力在頻遇組合條件下的最不利值是：-1.28兆帕≤-1.32兆帕，說明其合乎規范要求。

斜截面最大拉應力-0.50MPa，小于容許值-1.32MPa，設計滿足規范要求。

6）驗算構件撓度，按上文所提設計規范（JTG3362-2018）當中的第6.5.3條給出的規定，在使用階段對受彎構件的撓度進行驗算時，應考慮由于長期荷載效應而引起的影響。把混凝土構件由于自重帶來的長期撓度有效消除后，最大的主梁撓度應該保持在跨徑計算值的1/600以內，在主梁自重被有效消除后，其撓度值最大為-9.496mm，滿足規范要求。

7）構件的法向應力，按上文所提設計規范（JTG3362-2018）當中的第7.1.5條下面的第1款給出的規定，預應力受彎混凝土構件在使用階段，其正截面上的壓應力最大值，必須滿足以下規定：未開裂構件σkc+σpt≤0.5fck 允許開裂構件σcc≤0.5fck

頂緣最大應力 14.67MPa，底緣最大應力4.30MPa，均小于16.20MPa，設計滿足規范要求。

8）構件的主應力，按上文所提設計規范（JTG3362-2018）當中的第7.1.6條文給出的規定，預應力混凝土受彎構件在使用階段中，其構件主壓應力必須滿足以下規定：σcp≤0.6fck截面最大主壓應力8.59MPa，小于19.44MPa，設計滿足規范要求。

3.2 短暫狀況構件應力計算

按上文所提設計規范（JTG3362-2018）當中的第7.2.8條給出的規定，截面邊緣位置上混凝土的法向應力在構件自重還有預應力等多種施工荷載帶來的影響下，應符合下列規定：壓應力 σcct≤0.70fck’拉應力 σctt≤0.70ftk’

1）驗算應力極限

位置施工階段 頂緣最大 底緣最大 容許值現澆 4.52 0.27 22.68張拉鋼束 4.90 5.03 22.68拆除支架 4.22 5.58 22.68二期鋪裝 6.92 3.99 22.68長期效應6.90 3.98 22.68

通過驗算，均滿足規范要求。

2）最小應力驗算

2.1.1 不同灌水量對啤酒大麥農藝性狀及經濟系數的影響 不同灌水量水平下甘啤6號的株高、穗長、千粒重、單株生物產量等性狀的考種結果如表2所示。灌水量對各農藝性狀影響顯著。隨著灌水量的提高，株高、穗長、穗粒數極顯著的增加，在1 500 m3/hm2灌溉水平以上，株高、穗長、穗粒數均較好，其中以3 000 m3/hm2灌溉處理取得最高值；各處理千粒重差異顯著，以1 500 m3/hm2和2 250 m3/hm2灌溉水平最高，3 000 m3/hm2灌溉水平次之。經濟系數最優的是2 250 m3/hm2和1 500 m3/hm2灌溉水平處理分別高達53.4%，49.1%。

位置施工階段 頂緣最小 底緣最小 容許值現澆 -0.54 -2.28 -3.05張拉鋼束 4.90 5.03 -3.05拆除支架 4.22 5.58 -3.05二期鋪裝 6.92 3.99 -3.05長期效應6.90 3.98 -3.05

通過驗算，均滿足規范要求。

4 下部結構計算

假定自承臺底起的豎向荷載都落在樁基上，樁基在正常情況下不需驗算其抗傾、抗滑能力；在持力層不錯的地基中，計算樁基需要把路基填土荷載還有地下水位變動帶來的摩擦影響納入考慮。橋臺基樁頂部的最大反力值經計算為2000KN，設計樁長16.5m滿足承載力要求。

5 結語

通過該實例的分析，類似單跨變截面拱腹梁橋通過配束能夠滿足承載力需求，構件應力滿足規范要求。

隨著經濟社會的發展，城市橋梁景觀要求越來越高，該類異型橋梁的成功實踐，為后續城市景觀橋梁設計提供有力借鑒，成功的橋梁設計必須滿足城市發展和人們的生活需要。