水吞門大橋為50m+8sm+5om的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋,橋面總寬37.5m,不設(shè)中央分隔帶。對該橋的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算.以及左右幅結(jié)構(gòu)分離、橋面連續(xù)的處理方法的介紹,可為同類型橋梁的設(shè)計提供參考。
工程概況
水香門大橋位于浙江省三門縣海游港,橋位處水面寬約160m,為V級航道。大橋是三門縣晏站涂圍墾工程的配套項目,連接浙江省74省道與開發(fā)新區(qū),橋?qū)?7.5m,橋梁總長199m,接線總長655m。橋梁上部采用50m+85m+SOm變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,下部采用實體式墩、樁基礎(chǔ),重力式臺、擴大基礎(chǔ)。
1、主要技術(shù)指
該橋的主要技術(shù)指標(biāo)如下：
a)公路等級
b)設(shè)計荷載3.25kN/mZ;二級;汽車公路一I級,人群荷載為
c)設(shè)計洪水頻率
d)航道等級V級，通航凈空為46mx6m。
e）述基退度一3℃一34℃,梯度溫度按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范取用;
f）地震設(shè)防烈度VI度,地震動峰值加速度為0.059;
g）橋i醚鱉寬總寬37.5m,橫向布置為:2.0m(人行道)+4.5m(非機動車道)+1.0m(分隔帶)+22.sm(機動車道)+1.0m(分隔帶)+4.5m(非機動車道)+20m(人行道)。
2、總體布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計
2、1橋型方案
方案設(shè)計時考慮了IOOm+100r了l獨塔雙索面混凝土斜拉橋、50m+8sm+5om雙塔雙索面混凝土斜拉橋、1一180m下承式鋼管混凝土系桿拱橋及5m0+85m+5om變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋共四種橋型,后經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟及美觀方面的比較,最終采用連續(xù)梁橋方案。
橋梁總寬.35,左右幅結(jié)構(gòu)分離、橋面連續(xù)。橋墩采用直立式圓端形實體墩,四角外形為圓弧,以利水流順暢,其下為低樁承臺,鉆孔灌注嵌巖樁基礎(chǔ);橋臺采用重力式臺,基礎(chǔ)為擴大基礎(chǔ)。橋梁平面位于直線段內(nèi),縱面為雙向坡,坡度為1.96%%,凸型豎曲線半徑為8000m。橋型布置見圖1。
2、2 左、右幅橋面連接處理
該橋橋面總寬3.75m,分左右幅進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,但橋面需設(shè)為一個整體,無中央分隔帶,如何處理左右幅間的橫向連接是本橋設(shè)計中的一大難點。設(shè)計時共考慮了整體式、鉸結(jié)式和分離式三種連接方案(分別如圖2一圖4所示)。
半幅采用單箱雙室截面,單箱頂板寬18.74m,種荷載的疊加,受力復(fù)雜,成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),底板寬13.巧m,翼緣板懸臂長.28m(橋中線處懸臂如圖5所示。設(shè)計時考慮到左右幅箱梁不均勻沉降,長為.279m)。箱梁根部梁高5.0m,高跨比為1/17,對跨中截面進行了驗算,當(dāng)不均勻沉降為smm時,跨中梁高.25m,高跨比為1/34,梁高從距墩中心橋中線處頂板最大拉應(yīng)力達(dá).66MPa。.35m處至最大懸臂處按二次拋物線變化。
分離式連接是在兩幅箱梁內(nèi)挑臂之間設(shè)Zcm斷縫,橋面鋪裝亦分幅澆筑,在斷縫頂鋪cIm鋼板,其上采用TST彈性碎石填筑,形成類似伸縮縫的縱向連接。,因此最終設(shè)計采用此方案。
2、3 上部結(jié)構(gòu)
分離式連接形成了結(jié)構(gòu)分離、橋面連續(xù)的構(gòu)造,既保證了結(jié)構(gòu)受力明確,又不影響后期運外,其余部位均不設(shè)橫梁。兩側(cè)距墩中心1.25m一3.50m范圍內(nèi),箱梁頂板厚度由.070m變化至0.28m,底板厚度由1.50m變化至.070m;距墩中心3.50m處至最大懸臂段,箱梁頂板厚度均為.028m,底板厚度從.070m至0.30m按二次拋物線變化;6#梁段之前梁段的腹板厚度為0.65m,7#梁段之后為.050m,6一7梁段其腹板厚度由o.65m按直線變化至o.50m。上部采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工,單“T’’除1塊外分為9對梁段,縱向長度為3x3.5m+6x.40m。
箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系。縱向預(yù)應(yīng)力中,頂、底板束采用12本巧.2鋼絞線,腹板下彎束采用17中。巧.2鋼絞線,設(shè)計張拉噸位分別為224.9k5N、318.6k8N。橫向預(yù)應(yīng)力采用3幣。巧.2鋼絞線,以75cm的間距布設(shè),單端交錯張拉錨固,單束設(shè)計張拉噸位為585.9kN。豎向預(yù)應(yīng)力采用JL32精軋螺紋粗鋼筋,設(shè)計張拉噸位為673.k2N,在#0~#7梁段每塊腹板按雙肢配置,其余梁段按單肢配置(單肢配置時交錯布置在腹板兩側(cè))。
2、4下部結(jié)構(gòu)
根據(jù)本橋特點,橋墩采用實體墩,其下為.3Om厚承臺,基礎(chǔ)為每墩16小l.sm嵌巖樁。橋臺采用重力式臺,擴大基礎(chǔ)(嵌人基巖)。
3、結(jié)構(gòu)計算
3、1計算模型及荷載組合
上部縱向計算采用公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)GQJS進行。根據(jù)施工順序?qū)⑹┕み^程劃分為38個受力階段;對施工過程單“T’’的最大懸臂狀態(tài)進行了重點驗算,并以此控制臨時固結(jié)所需的預(yù)應(yīng)力粗鋼筋及臨時支承;合攏順序為先邊跨、后中跨,合攏溫度按巧.5℃計算。成橋狀態(tài)考慮了恒載、活載、支座沉降、溫度變化等因素。計算中主要考慮以下三種荷載組合:組合1:恒載十活載+沉降;組合2:恒載+活載+沉降+溫升荷載(體系溫升十正溫差);組合3:恒載+活載+沉降+溫降荷載(體系溫降+負(fù)溫差)。
3、2正常使用狀態(tài)下的應(yīng)力計算
箱梁設(shè)計受荷載組合2、組合3控制,兩種組合下主梁正應(yīng)力如圖6、圖7所示。計算結(jié)果表明,在最不利荷載組合下,梁體最大壓應(yīng)力為15.91MPa,最大拉應(yīng)力為一.03MPa,在不考慮豎向預(yù)應(yīng)力及箍筋時,最不利荷載組合下梁體的最大主拉應(yīng)力為一1.26MPa,箱梁應(yīng)力滿足使用要求。
3、3承載能力驗算
主梁承載能力計算結(jié)果見表1。
表1中為未考慮普通鋼筋的計算結(jié)果,數(shù)據(jù)表明墩支點處有較大安全儲備;跨中在荷載組合1、組合3作用下滿足要求,組合2作用下考慮普通鋼筋后可滿足要求。
3、4下部結(jié)構(gòu)計算
下部墩身、承臺等考慮最不利荷載進行控制;樁基按“m”法計算,依據(jù)地質(zhì)資料確定樁長。
4、結(jié)語
水番門大橋已于2006年建成通車,目前運營狀態(tài)良好。該橋橋面總寬37.5m,結(jié)構(gòu)需分左右幅進行設(shè)計,但橋面無中央分隔帶,需設(shè)為一個整體,處理好左右幅間的橫向連接是本橋設(shè)計的一大難點。文中還介紹了該橋整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算,可供同類型橋梁設(shè)計參考。
參考文獻
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