池州市劉婆磯橋設計要點分析

夏保華， 檀和平

(1.合肥市市政設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230041；2.池州市重點工程建設管理處，安徽 池州 247100)

1 概 述

本次設計的劉婆磯橋位于池州市區防洪大堤以外，西起規劃濱江區環路，東接現狀沿江路，全長約372 m，道路規劃紅線寬15 m，為城市支路，設計車速30 km/h。

本次設計的橋梁位于上小湖公園東側，跨越秋浦河故道，為1跨110 m提籃拱橋，單跨115.04 m，如圖1所示。橋梁橫斷面為：3 m(人行道)+4.5 m(車行道)+4.5 m(車行道)+3 m(人行道)=15 m。

圖1 劉婆磯橋效果圖

2 總體方案設計

2.1 拱肋

拱肋矢跨比1∶5，矢高22.0 m。共2榀拱肋，拱肋間距18.0 m。拱肋為鋼管混凝土結構，圓端形截面；截面高度2.9 m，寬度1.2 m。拱肋之間共設3道一字橫撐[1]。

2.2 主梁

橋面系梁采用π型雙主梁式結構，梁高2.4 m。主梁間設置內橫梁，間距5 m；橋面板厚度260 mm；兩端各設置1根端橫梁[2]。

2.3 吊索

全橋共38根吊索，縱向間距為5 m。吊索采用鋼絞線，安裝內置式高性能阻尼器，利用高阻尼橡膠來耗能減震[3,4]。

2.4 下部結構

橋臺采用墻式+立柱組合結構。橋臺基礎采用直徑1.5 m鉆孔樁基礎，每個橋臺共19根樁，樁長36 m，持力層選擇在⑥2中風化角礫巖[5]。

3 結構計算

本次橋梁設計荷載等級為城-B級[6,7]。

3.1 永久作用

(1)鋪裝層：防水混凝土+瀝青混凝土。

(2)人行道欄桿、緣石、人行道。

(3)自重。

(4)管線重。

(5)整體升降溫。

整體升溫，30.0℃；

整體降溫，-30.0℃；

(6)溫度梯度。

溫度梯度按《公路橋涵設計通用規范》的溫度梯度曲線確定，T1=14 ℃，T2=5.5 ℃(100 mm瀝青混凝土鋪裝)。

(7)可變荷載。對于汽車荷載縱向整體沖擊系數μ，按照《公路鋼管混凝土拱橋設計規范》計算的沖擊系數μ =0.031。

(8)混凝土收縮及徐變作用。根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》的規定計算。

3.2 計算模型及結果

總體采用MIDAS Civil Designer 2019 V2.2進行建模計算，計算模型如圖2所示。

圖2 劉婆磯橋總體模型圖

計算結果如下：

3.2.1 主梁驗算

(1)正截面抗裂驗算：正截面抗裂驗算結果如圖3、圖4所示。

圖3 正截面抗裂(頻遇)驗算結果圖形

圖4 正截面抗裂(準永久)驗算結果圖形

由圖3和圖4可知，頻遇及準永久效應組合均滿足規范要求。

(2) 斜截面抗裂驗算：斜截面抗裂驗算結果如圖5所示。

圖5 斜截面抗裂驗算結果圖形

由圖5可知，斜截面抗裂滿足規范要求。

3.2.2 拱肋驗算

拱肋驗算結果如圖6所示。

圖6 基本組合下最不利軸向力(單位：kN)

由圖6可知，主拱承載力滿足規范要求。

3.2.3 穩定驗算

主拱穩定系數驗算結果如圖7所示。

圖7 主拱彈性整體穩定系數

由圖7可知，主拱彈性整體穩定系數為69.3，遠大于4，滿足規范要求。

3.2.4 吊索承載能力極限狀態計算

計算結果見表1。

表1 各吊索承載能力極限狀態下的安全系數

由表1可知，安全系數大于1，滿足規范要求。

4 上部結構施工方案

本橋上部結構采用先梁后拱的施工順序。

4.1 橋面主梁施工

主梁支架采用鋼管貝雷架施工，支架的預壓重量按不小于梁重的110%進行預壓，預壓→實測→釋放→實測→分析彈性變形情況。間隔24 h連續測量的沉降值，沉降值在2 mm以內時，說明沉降已穩定，記錄最后沉降穩定的標高后卸載，卸載完后再測定各點的標高，得出卸載后的回彈量。

4.2 拱肋施工

4.2.1 鋼管制作、架設

主拱肋鋼管施工按照工廠加工制作、現場組裝的原則，先采用1∶1模型進行試拼裝，再在主梁上架設臨時支撐體系后正式架設拼裝。

4.2.2 拱圈灌注混凝土

拱肋混凝土灌注采用 C50自密實低收縮混凝土，沿拱軸在鋼管頂部設置若干排氣孔，混凝土在泵壓力作用下，由下而上頂升，靠自重擠壓密實填充管腔，與鋼管共同作用。

4.3 吊索施工

卸落橋面上拱肋臨時支撐后，從主拱1/4、3/4截面位置對稱安裝并張拉吊索。

5 結束語

劉婆磯橋主拱圈向內旋轉15°，橋面人行道外側設置弧形平臺，供行人觀景，橫撐摒棄了常規的K撐造型，美化成漁網孔狀。橋面系采用π形雙主梁式結構，吊索采用單絲涂敷環氧涂層鋼絞線[8-10]。本文對該橋結構計算及上部結構施工流程進行介紹，以期為今后此類橋梁設計提供理論借鑒。