大跨徑V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)

曾天寶,張 琳

(1.南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院,江西南昌 330038;2.江西省交通科學(xué)研究院,江西南昌 330038)

大跨徑V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)

曾天寶1,張 琳2

(1.南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院,江西南昌 330038;2.江西省交通科學(xué)研究院,江西南昌 330038)

以某25 m+40 m+25 m V型墩剛構(gòu)橋?yàn)楣こ瘫尘?經(jīng)多方面比較,選定V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋;初步對橋跨布置及結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行擬定,通過驗(yàn)算確定結(jié)構(gòu)尺寸的合理性,有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

V型墩剛構(gòu)橋;橋梁設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)分析

1 工程概況

本橋位于南昌市中心區(qū),橫跨市區(qū)景觀湖——前湖,景觀要求較高。橋跨處湖寬約90 m,主橋擬采用25 m+40 m+25 m跨連續(xù)梁方案。效果圖見圖1。

圖1 V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋效果圖

1.1 橋式方案比選

根據(jù)本橋的具體地形、地質(zhì)水文等實(shí)際情況及上下游已有橋梁,綜合考慮安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性和造型美觀等要求,共擬定了三個(gè)方案:

方案一:25 m+40 m+25 m V型墩連續(xù)梁橋;

方案二:3×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋;

方案三:3×30 m預(yù)制小箱梁連續(xù)橋。

鋼筋混凝土V型墩連續(xù)梁橋的優(yōu)點(diǎn):

(1)橋梁采用三跨變截面連續(xù)剛構(gòu)橋,結(jié)構(gòu)整體剛度大、穩(wěn)定性好、養(yǎng)護(hù)簡便。

(2)橋型布置下部橋墩為V型墩,上部為變截面箱梁結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)整體美觀,富有變化,能融入周圍環(huán)境,并為之增色。

(3)橋跨25 m+40 m+25 m,橋中跨為40 m,跨徑在同類普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)比較突出,同時(shí)有效節(jié)省了造價(jià),并降低施工難度。

(4)V形支撐可以有效減少計(jì)算跨度,降低主梁彎矩,同時(shí)有效地避兔處于負(fù)彎矩區(qū)的橋面板開裂。

(5)橋梁橋墩墩身橫向?yàn)殓U空設(shè)計(jì),使結(jié)構(gòu)在滿足安全和使用功能情況下,更顯輕巧;同時(shí)節(jié)約造價(jià)。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

荷載標(biāo)準(zhǔn):城-A級;人群:3 kN/m2。

1.3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)橫向布置

橋橫斷面:3 m(人行道)+13 m(機(jī)動(dòng)車道)+13 m (機(jī)動(dòng)車道)+3 m(人行道)=32 m。

(2)上部結(jié)構(gòu)

本橋?yàn)槿缱兘孛孢B續(xù)剛構(gòu)橋,跨徑為25 m+ 40 m+25 m,橋總長90 m,見圖2。上部結(jié)構(gòu)單幅結(jié)構(gòu),邊跨端部和中跨跨中梁高1.8 m,橋墩處梁高2.5 m,頂板厚25 cm,底板厚22 cm,腹板厚45 cm;箱梁兩側(cè)懸臂長3.0 m。邊橫梁寬1.5 m,中橫梁寬2.0 m。橋梁縱坡為1.695%;橋面橫坡為機(jī)動(dòng)車道坡度2%,人行道坡度為1%。平面圓弧半徑R=505 m。

圖2 V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋橋型布置圖(單位:cm)

(3)V墩結(jié)構(gòu)

V型墩構(gòu)造見圖3,斜腿與水平面的夾角為50°,斜腿厚100 cm,兩斜腿下端相交處設(shè)置1 m的圓弧,上端與主梁橫梁相接,橫梁高2.5 m,寬2 m。主梁在兩斜腿之間設(shè)16 m圓弧,跨中處梁高為1.8 m。

(4)下部結(jié)構(gòu)

下部橋臺(tái)為樁接蓋梁,樁徑為1.2 m;橋墩為樁接承臺(tái)結(jié)構(gòu),墩身寬2.0 m,承臺(tái)高1.5 m,樁徑為1.2 m。樁基為鉆孔灌注樁,均采用端承樁。

圖3 V型一般構(gòu)造圖

2 計(jì)算分析

2.1 計(jì)算模型

本文靜力分析程序采用MIDAS CIVIL2012進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算模型見圖4。

本橋計(jì)算模型共采有381個(gè)節(jié)點(diǎn),236個(gè)梁單元,4邊界條件。分3個(gè)施工階段進(jìn)行分析:整體現(xiàn)澆階段、二期恒載及運(yùn)營階段。

圖4 V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋計(jì)算模型圖

2.2 計(jì)算荷載

結(jié)構(gòu)自重:26 kN/m3;

汽車活載:城市—A級;

人群荷載:3 kN/m2;

風(fēng)荷載:50 a一遇設(shè)計(jì)基本風(fēng)速27.2 m/s;

溫度荷載:溫度效應(yīng)遵照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》;

支座不均勻沉降:1.0 cm。

2.3 計(jì)算參數(shù)的選取

計(jì)算參數(shù)的選取見表1。

表1 計(jì)算材料參數(shù)

2.4 計(jì)算結(jié)果分析

靜力計(jì)算結(jié)果見圖5～圖9。

圖5 支座反力圖(單位:kN)

圖6 1/2主梁軸力圖(單位:kN)

圖7 1/2主梁剪力圖(單位:kN)

圖8 1/2主梁彎矩圖(單位:kN·m)

圖9 主梁位移圖(單位:m)

3 結(jié)論

(1)V墩剛構(gòu)橋外形美觀,為前湖景區(qū)風(fēng)景增添亮點(diǎn)。本方案的實(shí)施也為其他景區(qū)的橋型選擇提供了參考。

(2)本計(jì)算結(jié)果顯示該橋最大軸力:主梁13 335 kN,斜腿37 420.5 kN。主梁最大剪力在中跨靠近斜腿處,數(shù)值為16 131.8 kN;斜腿最大反力在靠近主梁處,數(shù)值為3 384.7 kN。主梁最大彎矩在中跨靠近斜腿處,數(shù)值為84 342.5 kN·m,斜腿彎矩較小,最大值為9 817.5 kN·m。橋梁各部分結(jié)構(gòu)尺寸選擇合理,各截面受力均能滿足規(guī)范要求。

(3)全橋結(jié)構(gòu)受力較為合理,箱梁混凝土基本處于受壓狀態(tài),達(dá)到了預(yù)期目的。

U448.23

B

1009-7716(2015)03-0046-03

2014-10-20

曾天寶(1984-),男,江西寧都人,工程師,從事道橋?qū)I(yè)設(shè)計(jì)工作。