佛山石湾矮塔斜拉桥设计.pdf

20 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2012 年 1月第 1期 佛山石湾矮塔斜拉桥设计 剥 东利 周莉 曹 景 天津市市政工程设计研究院 天津市 300051 摘要 佛山石湾大桥是禅西大道工程跨越东平水道的大型跨河桥梁 河道防洪 通航等级高 主桥采用矮塔斜拉桥桥型 且 采用塔梁固结 墩梁间设置支座的结构受力体系 详细介绍该桥梁的总体布置 各个关键部位的结构设计 设计创新点 以及 桥梁 的施工 流程 关键词 矮塔斜拉桥 单索面 撑板大悬臂 悬臂浇筑 中图分类号 U448 27 文献标识码 B 文章编号 1009 7716 2012 O1 0020 03 1工 程概 况 根据广东 佛 山市路 网规划 为强 化佛 山与广 州 珠 江城市群及地 区 内各发展 迅速镇 区的交通 联 系 减 少过境 交通 对 中心 区的交 通压 力 计 划 投建禅西大道 325 国道改线 工程 本文所述石 湾大桥即为此工程跨越东平水道的大型跨河桥 梁 是该工程 的重要节点 该 工程桥位处 的江面 宽度为 190 m 左 右 河 道航道等级为 III级 要求净宽不小于 130 m 净高 不小于 10 m 河道北岸有 65 m 堤岸范围 南岸有 50 m 堤岸 范 围需 跨越 为满 足通 航要 求 和堤 防 要求 并结合地形 桥梁跨径布置为 90 5 m 150 m 90 5 m 同时 为减少工程造 价 该桥选用 了 较为经济的矮塔斜拉桥桥型方案 2桥梁总体布置 石湾特大桥主桥采用双塔单索面矮塔斜拉 桥桥 型 为塔 梁固结 墩塔分离 墩 顶设置支 座的 结 构形 式 主 桥跨 径布 置 为 由 14 墩 至 17 墩 90 5 m 150 m 90 5 m 全长 331 m 如 图 1 所 示 主桥 的横 向布置 为 0 5 m 防撞 护 栏 14 25 m 行 车道 4 m 中央分隔带 布置桥塔和拉索带 l4 25 m 行 车道 0 5 m 防撞护栏 全宽 33 5 m 如图 2 所示 3桥梁结构设计 3 1梁体 主桥梁体采用变截面箱梁形式 箱梁采用撑 板大悬臂单箱三室截面形式 如 图 3 图 4 所示 中墩两侧各 3 m 范围梁高 5 m 中跨跨 中 收稿 日期 2011 09 02 作者简介 孙东利 1976一 男 天津人 高级工程师 从事桥 梁设计 工作 28 8 m 范 围和距边墩 29 9 m 范 围内梁高为 3 5 m 由中墩两侧 3 m 开始 梁底 按二次抛 物线变化 由 5 m 渐变至 3 5 m 变化范 围为 57 6 m 按照施工阶段梁体可分为两个 0 号块 长度 各 l6 2 m 64 个悬浇块 长度有 3 m 和 4 5 m 两 种 由于梁体的高度是变化的 造成单位长度梁 体 的重 量随距 中墩 距离 的增加 而减少 为 了使 挂 篮能够充分发挥作用 则靠近中墩的梁段较短为 3 m 靠近跨 中的梁段较长 为 4 5 m 两个边跨 合 拢段 长度 为 1 8 m 两个边跨支架 现浇段长 度各 为 14 6 m 中跨合拢段为 1 8 m 梁体 全宽 33 5 m 采用单 箱三室 加撑板 大悬 臂的形式 撑板悬臂部分在箱体两侧各 8 5 m 箱 体宽度为 16 5 m 梁体的箱体部分宽 16 5 m 中 间箱室的净宽度为 3 m 两侧箱室的标准段净宽 度为 5 95 m 箱体 4 条腹板 标准厚度为 0 4 m 边支点加厚 段为 0 8 m 中墩加厚段为 1 2 m 箱 体顶板标准厚度 为 0 28 m 在斜拉索锚 固区 为 了保证斜拉索锚 固安全 中箱室的顶板加厚到 0 8 m 边箱 室顶板 在 3 号块 和 4 号 块渐变 加厚 到 0 8 m 箱体底板正常段厚 0 25 m 由 7 号块向 0 号块底板厚度 由 0 25 m 变化到 0 8 m 撑板悬臂的布置综合考虑了施工分段长度 斜 拉索间距等因素 顺桥向间距主要为 4 m 和 4 5 m 撑板根部高度为 3 3 m 包括顶 板 0 25 m 厚度 为 0 3 m 在对应 撑板位 置的梁体 内设置 横隔板 横 隔板厚度亦为 O 3 m 箱体内横隔板上设置人孔 以方便施工 梁体在 中墩处设 置 5 m 厚 的 中横 梁 在边 支 点设置 1 5 m 厚端横梁 由于在各个墩位处横坡 不 同 横 梁顶 面 为该墩 位处 的横 披 为 了统一 下 部结构的设计 将中横梁加高 0 25 m 并且底面 处理为水平 边横梁加高 0 3 m 底面处理为水 平 方便设计施工 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2012 年 1月第 1期 城 市道桥 与防洪 桥梁结构 21 图 2主桥 断面布 置 图 单 位 cm 图 1主 桥立 面布 置图 单位 m m 缩装置 fc 刮 V 1O0 690 1 2O 435 1 2O 3 0 120 435 1 20 0 6g0 L1O0 85 0 1 650 850 图 3主梁 支点 断面 图 单位 cm 肆 蓝 梁体的腹板 顶板和底板内布置纵向预应力 束 用来承担施工过程和使用过程中的荷载 预 应力束布置结合施工过程 梁体顶板 内亦布置横 向预应力束以防止顶板产生裂缝 梁体腹板内布 置竖 向预应力粗钢筋 以减 少主应力 3 2桥塔 桥 塔为上端小 下端大 的梯形 桥塔共两个 横 向布置 在桥 梁 的 中央分 隔带 内 桥 塔 全高 为 27 m 桥塔横桥向底宽 3 5 m 顶部为 2 7 m 顺 桥向底部为 4 9 m 顶部为 2 9 m 桥塔与主梁的 横梁固结 桥塔采用钢筋混凝土结构 3 3斜拉 索 主桥斜拉索为单索面布置 每个桥塔处为 12 对 每对横桥向 1 2 m 间距布置 2 根OV M 250A T一 48 钢铰线拉索 斜拉索成扇形布置 桥塔上斜拉索 最低转角点距梁顶 l1 5 1TI 竖向间距 l 111 梁体 内斜拉索到中墩最近 19 6 m 最远 69 1 in 水平 向间距 4 5 nl 斜拉索的张拉端位于梁体 内 锚固 于中箱室内的斜拉索锚块上 斜拉索锚 固点连线 方向为该处道路设计 中心线法线方向 桥塔上设 置斜拉索的转向装置 不设置锚具 转 向装置为 48 孔分丝的转向管 在转向管两端设置斜拉索固 图 4主梁 跨中 断面 图 单位 cm 定装置防止斜拉索滑动 3 4主墩 主墩采用 空心 薄壁异形 墩柱 如 图 5 所示 墩 柱顺桥和 横桥方 向墩顶均 为 5 i n 向下按 1 10 的 比例加 大 墩 柱壁厚 1 i n 墩柱设一道隔墙 隔 墙两端 为圆形 以减少 阻水 隔墙厚 2 5 i n 墩柱顶 设置 1 1TI高的实体封头 为防止水位变化造成桥 墩混凝土腐蚀 由墩底向上 6 5 ITI范围内进行防 腐涂装 墩柱立面外形图 横桥向 s 承台 墩柱侧面外形图 顺桥向 图 5主 墩外 形图 单位 cm 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 22 桥梁结构 城市道桥 与防洪 2012年 1月第 1期 主墩盖梁高 2 m 顺桥向 6 m 横桥 向 17 6 m 主墩下为承台 承 台厚 4 0 m 顺桥 向 17 5 m 横桥向 l7 5 m 承台顶面埋入现状河床下 主墩基础为 2 m 直径钻孔灌注桩 桩中距为 4 5 m 每个墩位处钻孔灌注桩 4 排布置 每排 4 根 共 16 根 桩底嵌入微风化砂 岩 3 5 连 接墩 连接墩采用墩柱盖梁结构 型式 盖梁为高低 盖型式以连接主桥和引桥的不同梁高 14 墩盖 梁全长 30 6 m 主桥侧盖梁高 3 m 顺桥 向盖梁 宽度为 2 6 m 17 墩盖梁全长 30 6 m 主桥侧盖 梁高 3 m 顺桥向盖梁宽度为 2 6 m 每个墩位处 墩柱横桥 向布置 2 个 墩柱 中距 15 6 m 墩柱采 用矩 形截 面 顺 桥 向 2 6 m 横桥 向 4 m 墩 柱上 留 5 em 深 凹槽起 美观作用 连接墩采用 哑铃形 承 台 承 台厚 度为 2 5 m 横桥 向 25 1 m 顺桥向 6 0 m 连接部顺桥 向 2 6 m 连接墩基础采用 1 5 m 直径钻孔灌注桩 桩中距 为 3 5 m 每个 墩位处桩 2 排布置 每排 6 根 共 12 根 桩底嵌入微风化砂岩 4桥梁简要施工流程 主桥 主要 采用挂 篮悬臂 浇筑 的施 工方法 施 工过程简述如下 施工流程见 图 6 1 场地平整 施工桩基 承台 墩柱 2 支架 浇筑边跨 现浇段 支架浇筑 中墩顶 0 号块 主墩 0 号块 临时 固结 并 张拉 相应预应 力 柬 3 浇筑 桥塔 桥 塔在 浇筑 5 号块 之前 完 成 即可 4 安装悬浇挂篮 5 挂 篮浇筑 1 号块梁体 挂篮 浇筑 的步骤 为 浇筑混凝土 待混凝土到达强度后张拉预应 力 束 灌 浆 挂 篮前 移 以一个 主墩 上 的结 构 为 例 另外一个相 同 6 相 同流程浇筑 2 号 3 号块梁体 7 挂篮浇筑 4 号块梁体 步骤为 浇筑混凝 土 待混凝土到达强度后张拉预应力束 灌浆 张 拉斜 拉索 sl 到 9 000 kN 挂篮前移 8 相同流程浇筑 5一 l5 号块梁体 9 挂篮浇筑 16 号块梁体 挂篮 浇筑的步骤 为 浇 筑混凝 土 待 混凝 土 到达强 度后 张拉 预应 力束 灌浆 挂篮前移 1O 边跨合拢 拆除边跨挂篮 11 中跨合拢 拆除临时固结 体系转换 张 拉相应预应力束 12 拆 除支架 和中跨挂篮 13 有支点向跨中依次张拉斜拉索到 9 500 kN 9 50 0 kN 9 500 kN 9 500 kN 9 50 0 k N 9 500 k N 10 00 0 kN 10 0 00 kN 10 000 kN 10 00 0 k N 10 0 00 kN 10 000 k N 14 进行桥面铺装 浇筑地袱 安装栏杆 伸 L 一 1 一 L 伊 1 下 I 一 1 I I 呦 4 i r 1 15000 9050 6 I 一j L 一 一 一 一 一 2 1 r i 5 r 1 I 15 100 4 f50 3 一 l 二 6 咖 r 1 J I l i 0 5 0 i r 9050 15000 6 图 6施工流 程 图 单位 m m 下转 第 27 页 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2012 年 1月第 1期 城 市道桥 与防洪 桥梁结构 27 一 图 10第 一 阶振 型模 态 图 图 11第 一 阶失稳模 态 图 阶屈 曲模态 为拱 肋 面外 失稳 临界 荷 载 系数 为 22 9 满足要求 失稳模态见图 11 5结 语 梁拱组合桥梁是一种受力合理的结构 它将 梁和拱两种结果有机组合起来 共同受力 充分发 挥梁受弯 拱受压的结构特性及其组合作用 达到 节省材料 的 目的 本桥在 中小跨度 范围 内采用新 型斜靠式拱肋下承式拱梁组合桥进行设计 解决 了一些关键技术与构造问题 在保证经济性能同 时获得 了良好的美学效果 参 考文献 1 陈宝春 钢管砼拱桥 第二版 M 北京 人民交通出版社 200 7 2 金成棣 预应力混凝土梁拱组合桥梁 设计研究与实践 M 北京 人民交通出版社 2000 3 范立 础 桥 梁工 程 M 北 京 人 民交 通 出版社 200 1 上接 第 22 页 缩缝等附属设施 全桥施工结束 5设 计 创 新点 石湾大桥主桥采用双塔单索面矮塔斜拉桥结 构 其设计的独特之处在于主梁采用撑板大悬臂 箱梁截面 梁体每侧悬臂长度达到 8 5 m 梁体箱