丰城市赣江大桥设计特点

1、丰城市赣江大桥设计特点衡,&第3期(总第76期)1992年6月20日华束公路EASCHINAHIGHWAYNo.3(TotalNo.76)June1992兰!堡江西省交通规划勘察设计院"毕【f2.【提要】本文就丰城赣江太桥的桥型选择,主桑截面设计,结构设计和施I方案设计等方面的特点作一介绍.认为V型托架等带斜撑的结构,是百米以内太跨拄桥梁中一种具有竞争力的桥型结构.1桥型选择丰城市赣江大桥位于丰城市西南7km处.挢址处于赣江下游河段,河床开阔,一岸为大在高水位时可达l718m,枯水时亦有67m,河床复盖层均为细砂和卵,砾石,其厚度在岩均为第三系泥质砂岩,亦含少部分砾岩

2、,均风化严重,最大风化深度达20m以上.经审批确定的大桥主要技术标准如下:基本可变荷载:汽车一20级,挂车一100,人人行道.设计洪水频率:l/100.孔不少于4孔.在桥址处,通航深水范围约350m,不足汛期水面宽度的i/3,决定了桥梁分孔以不等跨布置为宜;施工水深在7iTl以内,复盖层厚度较小,使通航主孔的经济跨度不易超过l00m,赣江为江西第一条主要航道,水上运输常年繁忙,汛期在非通航孔也要过往一般船只,致使副孔的跨径亦不可太小.地势平坦不等跨分L的要求和桥墩阻水面积尽可能小的要求,使拱式体系桥型不易成为合理的方案.而采用多L7080m跨径的连续粱或连续刚构,既不宣顶推也不能分片预制安装,

3、若采用悬臂施工法又嫌施工跨度偏小,同时也不必要地增加了主桥长度主桥的边跨完全是悬臂施工的需要而增设的.根据十余个方案反复比较的结果,采用了55+4×70+55m的"V"型托架主孔和20L40m跨径的简支粱(桥面连续)副孔的方案(图1).该方案虽仍有某些缺陷,但却具有如下明显的优越性.图1丰城赣江太桥桥型布置及跨径太桥可行性研究及初步设计系1990年进行通航标准要求均接1982年部颁公路拼位勘测设计规程中的有关规?6l?a)结构充分地利用了桥下通航净空以外的空间设立斜撑,显着地改善了受力状况,不仅节省工程数量而且使辑面标高尽可能地降低,连续梁降低1.Om以上.b)由

4、于托架的作用t主桨不必采用变截面形式,主副孔可以取甩完全相同的断面形式和统一的分片预制,导梁安装的施工方法,副孔大梁的预制场地,模板及架设的机具设备均可在主孔上得到充分利用.c)上部构造产生的水平力作用点甚低,对墩底及基础的力臂大为减小,从而下部构造工程数量得以减步.d)结构轻盈,线条既不单调又感简洁荑观.主,副孔之间的衔接自然,平顺.2大梁截面设计采用V型托架桥型可使主,副孔大梁取相同的截面形式.则必须选择一种既符合主,副T梁和四片闭台糖梁的截面进行了比较,(其单粱截面尺寸见图2)箱梁的优越性有如下几点.a)箱型截面每梁对桥面有两个支点,梁条件下可减步粱数,简化了预制,安装的工作量.?62?

5、图2单巢截面尺寸比为6l:1.故相应的汽车,人群荷载产生的最钢柬数量基本相同的条件下,无论满支粱或连续粱均可有效地减步梁高.b)箱梁依靠自身强大的抗扭刚度足以使荷载横向分布较均匀,从而横隔扳的作用甚小.除端隔扳外,其余隔板几乎均可取消,故采用箱梁可省去许多隔板的制作,连接等工序.c)箱形截面在承受负弯矩时远较T梁采甩2.30m高的T粱于主孔上仍感紧张,而以缓解.d)预应力束在闭合箱型截面上市置有较设置体外束亦很方便且不影响美观.基于上述认识,丰城大桥采用了横向4片箱梁的截面方案,预制箱为闭合截面,顶宽体.从施工上来说,4梁架设不如5梁方便,闭合箱内模拆卸有一定麻烦,同时一梁必须设置4个支座,安

6、装要求更高,预制箱梁吊重1IG0kN也比T粱1040kN重一些,这些均是穑粱不足之处,但综合修建和使用的效益比较,箱梁仍显优越,故而取用.3主孔结构设计主孔结构计算图式采用圈3,它是外部10顶粱,Bc段为托间粱,AE,BE为斜撑,A,B,C,D为梁节点,E,F为墩节点.该结构对主墩而言,类似于6跨连续刚构,而对主梁来说类似于¨各部受力特点及设计上的处理分述如下.3?1托顶梁围3主孔结构计算围式虽托顶梁跨径已达托间梁的一半,但在恒在梁节点外侧托间梁端,其值为70m跨同样节点由于斜撑的作用使内力复杂化,因斜撵要平衡一部分托间梁端的内力,致使梁节点处大梁内力图发生突变.3?2托闻梁只有跨中

7、部分6O长度的梁段承受正弯矩,其恒载峰值与70m跨同样截面连续梁比较,在边跨为1/1.,在中跨为】/2.2l/2.3.与一般30m跨简支梁弯矩相近.基于大梁的受力特性,设计时将托顶梁两内力突变之处,同时亦使托间梁长与副孔简支梁长相同,以方便施工.从计算上看,接头设置在托间粱的反弯点处似更合理,但这将带来托顶梁过长,施工不便,而更主要的是接头处在旌工阶段必须设置的负弯矩钢束不能充分发挥作用.甚至引起大梁下缘产生过大的拉应力.按现在布置的接头位置,只在截面上缘布置负弯矩钢柬仍可保证在使用状态下截面下缘不出现拉应力,在用料和施工上均较理想.大梁均用40号混凝土,采用高强低松弛5型锚具,波纹管成孔.托

8、间梁预应力束在边跨为8束,在中跨束为8柬.3?3斜撑恒载作用下以受压为主,活载作用下以受弯为主,其峰值在梁,墩节点处,且随荷载位置不同出现正负弯矩交替的状况故斜撵配筋以对称形式为宜.由于斜撑刚度比大梁小得多,化施工.斜撑可设计成分片的形式,但考虑到施工和使用阶段不可避免的偏载及洪水时可能的碰撞,故将截面设计戚单箱3室,增加混凝土不多.但抗扭曲性能大为加强,且更为美观.斜撵与大桨和桥墩以普通钢筋连接实现固接.与桥墩的连接可以锕筋直线伸入墩帽,而与托顶箱梁的连接则需在箱梁节点处设置三角形隔板,以便将斜撑顶,底扳中的主筋伸入大粱.3?4主墩边墩顶设滑动支座,施工时安设硫磺砂浆垫石穿以粗钢筋做成固接形

9、式,连续刚架形成墩以支座摩阻力控制设计,中墩则以主梁温度不平衡荷载内力要求控制在使用阶段内力以下这一要求是十分重要的,对于这种结构如无此要求,则下部构造工程量将大为增加,而有此要求,则必须慎重选择施工方案和进行严格的施工控制.此外,由于结构的超静定次数高,严格控制中墩(尤其是正中墩)上托顶梁与两边托间梁连接时的"合拢"温度和托间梁的受力龄期也十分关键.组成的群桩基础.根据分析结果,最后确定的主孔总体布置如图1所示,其主要构造尺寸如表.表l主要构造尺寸项目尺寸(m)备注托顶粱长30托问粱长40斜撑高度7jo为桥高的27斟撑唾有35斜撑截面高l'2o4副孔设计副孔均为4

10、0m跨径简支梁,大梁外形与粱用9根预应力钢束.副孔下部构造除挢台外均为双柱式桥墩,拄径】.60m,以两根直径】.801TI钻孔桩支承.?63?主,副孔衔接处的过渡墩由于其两侧恒载基本相等,受力与副孔墩很相近,故采用与副孔墩完全相同的墩身和基础形式.副孔均采用连接杆式的桥面连续结构东采用组合式大变位伸缩缝.副孔计算采用组合刚度法分别计算了桥下淤高31"n和冲刷5m两种状态下的桥墩内力,连续结构时作了如下两点不同的处理a)控制联中缝(联正中的一条缝)的连续形方向一致,二者内力迭加后则要求形成连续结构时的温度很低,但要求施工单位浇筑每一条连续缝均控制在低温状态下是难以实现的.如果联中缝先不

11、浇筑,其余各缝即使在较高的温度下连续,则温度下降至设计控制的"合拢温度时,联端大梁的位移只有按半联长度计算的位移量,如联中缝在"合拢"温度下浇筑,则只是自"合拢温度下降至最低温度这个温度变化段需按全联长度计算位移.因此,设计要求除联中缝外,先浇其余各缝,最后浇联中缝且控制在尽可能低的.合拢温度下连续,从而使长联的联端大梁位移得以减少零点一般在联中缝附近,且位移愈小的连续缝承受的温度,混凝土收缩徐变产生的拉,压内力愈大,故联中缝承担的内力将比联端连续缝承担的内力大很多,故各缝分档采取不同的配筋有利于控制连续缝裂缝的发展.5主孔上下部施工要点根据麓工单位的设

12、备条件,斜撑和托顶梁临时支架,再以贝雷梁作横梁,其上采用万利架(细钢管制成的建筑脚手)作为模板支架,然?64?图4托同粱架设示意钢柬张拉以后,拆除万利架,留下万能汗件组拼的支架作为支墩,进行托间梁的架设及太梁接头.托间梁的架设与副孔简支梁一样采用双层双导梁,其支点均在粱节点上(图4),为保持V托在施工时的平衡,先将临时支墩与托顶粱以钢构件连接.同时在支墩上设置搁梁,移梁平台.一孔架设完毕,即现浇其两端湿接缝,并以预应力钢束将该梁与两端托顶梁连戚整体.不平衡之患,缺点是施工用材较多,在洪水时墩仅用导梁自重使V托保持平衡的架梁方案,但最后商议结果仍设置了临时支墩.在下部构造施工中,本桥承台采用了浮

13、运外壳的办法.承台厚2.50m,先在岸边预制壁厚20C1"n,外形与承台尺寸相同但高度:小f3.50m的钢筋混凝土承台外壳有如开口方盒,盒底预留略大于桩径的圆j阿.待基桩完工后,用船将外壳吊运至墩位套于基桩上,并临时固定于怔顶,然后浇1.0m厚水下混凝土封底,抽围堰等施工方法不仅节省投资而且缩短工胡.指标如表2.表2大桥主要用料指标混凝土颈应力钢材苦通钢忖料(mz/mz)(kgtmz)(kg/m)上表表明丰城大桥是我省70m跨度的桥梁中较省材料的一座,尤其是预应力钢材指标,对主孔而言几乎比一般连续梁节省一半,即使橙弛钢绞线的因索外,亦可以看出桥型变化及6白f镟销首,糯,尊锈顿,第3期

14、'总第76期)1992年6月20日华东公路EASTCHINAHIGHWAYNo.3fToralN0.Junel简支斜梁桥桥面连续板的内力分析【提要】本文根据弹性理论,求得1斜梁桥的一般微分方程,进而对简支斜梁桥?斜梁桥设计参考.1引言随着公路等级的提高,斜梁桥的修建越来越引起了人们的重视.目前,多跨斜梁桥与多跨正轿类似,一般采用连续结构或桥面连续筒支结构,对于多跨连续斜梁桥,研究文献颇为多见】,而桥面连续简支斜梁桥的计算甚少.多跨筒支斜梁桥桥面连续后,减少或消除了桥简单,设计计算和施工方便等优点,且能适应较大沉降的地基.本文采用文献4的分析方法,对桥面连续简支斜粱桥的受力特点进行分析,

15、并导出计算公式,供参考应用.2斜粱桥的微分方程如图la所示,在一般截面的斜粱徽段上可能存在三种类型的荷载(这里不计沿梁轴:方向的水平力)作用,即轴方向的分布荷载为q,绕轴的分布弯矩%和绕Z轴的分布扭矩增量.利用力的平衡方程,几何与物理方程可以得到斜梁的一般微分方程.)6)图1斜架微段各内力及增量2?1平新方程主梁截面改变的一定效果.6结棠语6?1带斜撑形式的结构可获得明显地改善内线得以缩短,从而使主粱内力减少和结构刚度太为提高,同耐由于V托"三角形"的刚度比一般连续梁支点梁段的刚度太得多,使结构的"一孔受荷,多孔分担"的现象更为明显,散其纵向整体性更为良好.