V型墩-连续梁结构设计

1、V型墩-连续梁结构设计栗勇1、安邦1、姜鹏1 北京市市政工程设计研究总院1，北京，100045摘要 希望桥采用创新型的V型墩-连续梁结构，该结构由V型墩、墩顶系杆、支座以及采用肋梁式横截面的主梁组成。本文介绍了该桥的总体布置、结构设计特点。关键词 V型墩；连续梁；结构设计。 一、工程概况希望路位于洛阳市新区，是新区内一条重要东西向交通干道，希望桥是希望路上跨伊河的一座桥梁。上部采用先简支后连续预制箱梁，下部采用V型墩。水中桥梁布置为35+25V型墩处+35米，岸上桥梁布置为30+20V型墩处+30米，桥梁全长811米。图1 希望桥立面效果图二、桥型方案的整体构思随着经济的开展和科学技术的进步，

2、人们对于桥梁的要求并不限于跨越功能，对美观的关注程度日益提高。在充分考虑桥位特点、通航要求、桥型与周边环境协调等因素后，确定主桥采用V型墩-连续梁结构。目前，国内V型墩-梁式桥多采用V型墩-连续刚构结构，其技术成熟可靠。但对于纵断较低或长度较大的桥梁，V型墩-连续刚构桥的温度内力升降温差引起的次内力、收缩徐变内力以及分联墩对桥梁景观的不利影响均限制其应用。综合比拟两种结构优缺点，确定主桥采用新型的V型墩-连续梁结构。该桥型具有以下特点：1该结构由V型墩、墩顶系杆、支座以及采用肋梁式横截面的主梁组成。V型墩、墩顶系杆构成独立的承重、传力构件，将支座传递下来的竖向荷载传至根底。2V型墩-连续刚构桥

3、斜腿中心线与垂线夹角多采用30°左右，V型墩-连续梁桥可根据景观需求夹角采用3060°。3墩顶系杆完全置于主梁肋板之间，桥梁造型与V型墩-连续刚构桥相同，且全桥无需单设分联墩，桥梁景观效果更趋完美。 4上部采用简支或连续预制箱梁，相对于V型墩-连续刚构桥，既防止了V型墩间复杂的墩梁结构又加快了上部施工工期。5由于主梁与V型墩通过支座连接，主梁可采用简支或连续结构，结构温度次内力、收缩徐变次内力问题得以解决。图2：桥型总体布置图局部三、结构设计一、主梁上部结构采用先简支后连续预应力砼预制箱梁结构，箱梁跨径分别为20米、25米、30米、35米，考虑到美观要求，一联内梁高等高。2

4、5米箱梁同35米箱梁梁高为1.8米， 20米箱梁同30米箱梁梁高为1.6米。单幅桥宽20米，横断面布置6片梁。鉴于系梁对类梁式截面横隔梁有一定削弱，主梁采用整体性能好的预制箱梁。图3：上部横断面布置二、V型墩及根底V型墩跨径为20米、25米两种，净高分别为8.4米、10.5米。顺桥向，V墩两斜腿顶部通过系梁连接成整体，系梁截面为高度1.2米1米，上口宽1.5米，下口宽2米的梯形截面。大、小V墩标准段斜腿纵桥向厚度分别为2米、1.6米，外缘由圆曲线接直线段组成。根据景观需求，斜腿中心线与垂线夹角为51°。横桥向，V墩由3片斜腿组成，间距3.4米，两斜腿通过墩顶横梁连接成整体。每片斜腿横

5、桥向为34.56米变宽，外缘由圆曲线接直线段组成。桥墩根底采用群桩接承台形式，承台尺寸为8.5×17.7×3.15米，下接为10颗直径为1.5米的钻孔灌注桩。图4：大V墩外形图图5：小V墩外形图系杆采用预应力结构来承当拉力，预应力采用7束13S15.2钢绞线。钢束在两端采用竖弯并锚固与V型墩墩身以解决系杆与墩身连接问题。图6：V墩系杆预应力布置图四、结构分析根据大桥的受力特点，V形墩、墩顶系杆构成独立的承重、传力构件。为到达景观要求，本桥墩斜腿中心线与垂线夹角夹角为51°较大。在上部结构荷载的作用下，桥墩内部及与相关构件连接位置局部应力较为复杂。因此为掌握V型墩受

6、力性能，采用Midas-Fea建立仿真模型。 图7 结构离散图 图8 V墩正应力图 图9 中肢墩正应力图 图10 中肢墩主应力图图11 系杆正应力图 图12系杆与V墩接触面主拉应力云图从图812看，桥墩各肢受力根本均匀，短期效应组合下V墩整体拉应力为0.010.72MPa。其中，V墩斜腿交汇处及斜腿外侧局部位置出现0.20.5 MPa拉应力，系杆跨中下缘为0.10.5 MPa拉应力；系杆与V墩内侧接触区域为0.20.72MPa拉应力，支承中线处系杆局部主拉应力到达2MPa。通过上述分析，V型墩斜腿主要承当轴向压力，系杆主要承当轴向拉力；斜腿、系杆可分别通过配置普通钢筋、预应力来解决受力问题；系杆与V型墩连接处主拉应力较大，通过预应力钢束下弯可以解决。五、结语对于纵断较低的城市桥梁，V型墩-连续梁结