论文发表指导,期刊推荐,国际出版
论文发表指导,期刊推荐,国际出版
学术出版，国际教著，国际期刊，SCI，SSCI，EI，SCOPUS，A&HCI等高端学术咨询
来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文 发布时间：2012-09-21浏览：26次
摘要：本文介绍了阆中市嘉陵江三桥主桥85+148+85m的设计情况，并以之为例探讨了该桥在结构方案比选、断面比选等问题，通过计算分析得到该桥结构设计满足规范要求。
关键词：刚构连续梁，分离式断面，整体式断面，设计
1项目背景
阆中市位于四川省东北部，嘉陵江中游，阆中市嘉陵江三桥工程位于阆中市东南部，江两岸地势相差约40m。
2桥型方案
2.1方案比选
桥型方案的选择包含了地形、地质、水位、城市景观协调性、维修养护等多方面的因素，是一个综合选择的过程。由于本桥为市政桥梁，在桥型的整体选择中应做到与城市的景观协调性、连续性，同时，也应考虑到桥梁在建成后的维修养护。基于上述情况的考虑，在桥型的总体选择上，共考虑了三种桥型。
推荐方案：主桥:85m+148m+85m预应力混凝土连续刚构桥，主桥箱梁采用纵、横、竖三向预应力结构，采用单箱单室截面。
比较方案：主桥:148m下承式钢管混凝土拱桥。由于桥位处有通航要求，因此主桥采用下承式钢管混凝土拱桥，拱肋采用钢管混凝土系杆拱结构，拱脚至行车道桥面外包混凝土成矩形截面。行车道设置于两榀拱肋中间，人行道设置在拱肋外侧。桥面结构采用吊杆吊T型横梁，系杆采用高强低松弛预应力钢绞线，吊杆采用高强低松弛预应力钢绞线。
比较方案：该方案主桥孔跨布置为120+180m独塔斜拉桥。主桥采用独塔双索面漂浮体系斜拉桥，塔高99.25米，主塔为花瓶形，行车道设于两侧斜拉索中间，人行道设置在两侧斜拉索外侧。主桥主梁采用梁板结构形式，梁肋高2.7米，斜拉索布置为扇形，双索面，塔两侧各为29对索。
引桥上部结构为35m预应力混凝土简支小箱梁；下部结构采用花瓶式板墩，预应力混凝土盖梁，钻孔灌注桩基础。
表2-1桥型方案经济比较表
项目名称 单位 桥型方案
推荐方案 比较方案 比较方案
预应力砼连续刚构 下承式钢管砼拱桥 独塔斜拉桥
主桥 长度 m 318 148 300
宽度 m 25 29 28
引桥 长度 m 908.5 1088.5 926.5
宽度 m 25 25 25
全桥建安费
总额 万元 15674 16421 17946
综合施工、造价、后期维修养护以及桥梁所在路线的总体造价等各方面的因素，营造更为和谐的社会环境及美丽的城市景观，传承悠久的历史文化，经过路线总体比选，主桥桥型方案选择美观、经济、适用的预应力混凝土连续刚构桥方案。
3刚构连续梁桥横断面设计
3.1方案一分离式双幅桥设计
2.5m(人行道)+2.5m(紧急停车带)+7.5m(机动车道)+0.5m(防撞墙)+1.0m(镂空带)+0.5m(防撞墙)+7.5m(机动车道)+2.5m(紧急停车带)+2.5m(人行道)=27m。中间1.0m镂空带放置两根直径Φ315mm的供水管，3孔直径160mm的电力管及3孔直径110mm的电信管分别铺设在两侧人行道板下，方便检修。
图3-1分离式横断面布置图
主梁断面采用单箱单室直腹板预应力混凝土结构，模板简单，施工方便。箱梁底宽6.5m，两侧悬臂翼缘板长3.0m；箱梁梁高按1.8次抛物线变化，主墩处根部梁高8.5m，高跨比1/17.41；主跨跨中及边跨端部梁高3.5m，高跨比1/42.29。箱梁顶板厚度0.28m，腹板厚度由跨中0.45m变化1/4跨处为0.6m，到根部0.75m；底板厚按1.8次抛物线变化由跨中0.3m变化到墩顶1.0m。
3.2方案二整体式桥设计
2.5m(人行道)+2.5m(紧急停车带)+7.5m(机动车道)+0.6m(中央防撞墙)+7.5(机动车道)+2.5m(紧急停车带)+2.5m(人行道)=25.6m。
图3-2整体式横断面布置图
主梁断面采用单箱单室大箱室大悬臂直腹板预应力混凝土结构，箱梁底宽13.6m，两侧悬臂翼缘板长6.0m；箱梁梁高按1.6次抛物线变化，主墩处根部梁高9.0m，高跨比1/16.44；主跨跨中及边跨端部梁高4.0m，高跨比1/37.0。箱梁顶板厚度0.28m，腹板厚度根据剪力计算分三级变化由跨中0.8m变化到根部1.6m；底板厚按1.6次抛物线变化由跨中0.3m变化到墩顶1.2m。为增加整体式断面横向刚度并减少顶板在正常使用状态下出现裂缝，每隔3m间距顶底板设置0.3m厚横隔板。
表3-1主桥横断面方案比较表
比较项目 主桥方案一分离式双幅桥 主桥方案二整体式单幅桥
结构受力 结构受力明确 结构采用大箱室大悬臂构造，结构受力较为复杂
美观性能 全桥分为对称两幅桥，结构轻盈，造型简单大方。 采用大挑臂结构
施工难易程度 施工较容易，节段施工时混凝土量约为整体式桥断面重量一半，浇筑混凝土质量高,国内企业对该结构施工经验丰富且施工设备较多 施工节段重，对挂篮承载力、刚度要求高，施工模板较为复杂，施工难度大,且对施工企业技术要求较高。
养护难易程度 主桥可分幅维修养护，且两根直径∅315mm管径供水管放置在两幅桥中间镂空带，检修维护容易。 整体式断面桥梁维修养护困难，且两根直径∅315mm管径供水管只能外挂在桥梁两侧，检修维护困难。
施工工期 工期稍短，约22个月 工期稍长，约25个月
工程造价 较低 较高
综合施工、造价、后期维修养护等各方面的因素，主桥采用分离式双幅桥方案进行下阶段设计。
4结构设计要点
4.1主要技术参数
（1）道路等级：城市主干道Ⅲ级；
（2）主线计算行车速度：40km/h；
（3）通航标准：航道等级为内河Ⅳ级航道
（4）荷载及作用参数取值
计算采用的设计参数按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)的有关规定取值：
a）、汽车荷载：
公路－I级，横向分布系数按折线分布，3个车道=1.15×3×0.78＝2.69
b)、人群荷载：2.5kN/㎡，人行道净宽1.75m；
c)、温度：①第一组温度力：
整体升温20℃，局部温差按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)规定的混凝土箱梁升温温度梯度来计算；
②第二组温度力：整体降温-30℃，局部温差按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)规定的混凝土箱梁降温温度梯度来计算。
d)、收缩、徐变：
按公路桥规JTGD62-2004附录F算法取用，箱梁加载龄期7天。e)、基础不均匀沉降:边墩0.01m，主墩0.01m。
4.2计算过程
全桥结构为预应力连续钢构，跨径组合85+148+85m，纵向静力计算按平面杆系理论，采用桥梁静力线性计算程序桥梁博士V3.1进行计算，结合施工方案及其构造特征进行结构离散。按照《桥梁设计与计算》计算高桩承台的等代基础基础。全桥共分为19个节段，并划分有24个施工阶段和1个使用阶段。箱梁悬臂施工阶段采用10天为一施工周期，其中张拉预应力时混凝土龄期为7天。计算模型中中主墩墩身与主梁固结，两者相连接的部位采用程序系统的带刚臂杆件单元来处理，能比较准确而简单地模拟构件交汇点的刚域效应。
箱梁采用三向预应力体系，纵桥向顶板、腹板预应力钢束采用19股φs15.2高强低松弛钢绞线；边跨底板采用15股φs15.2高强低松弛钢绞线，中跨底板采用19股φs15.2高强低松弛钢绞线。钢绞线抗拉强度标准值fpk＝1860MPa，张拉控制应力σcon＝0.75fpk=1395MPa，除部分顶板束采用单端张拉外，其余均采用两端张拉。顶板钢束布置以平弯线型为主，锚固端附近采用局部竖弯；腹板钢束布置在锚固端附近局部采用竖弯；底板钢束采用平、竖弯结合布置。
顶板横向预应力钢束采用2股φs15.2高强低松弛钢绞线，钢束间距为50cm，钢绞线抗拉强度标准值fpk＝1860MPa，张拉控制应力σcon＝0.75fpk=1395MPa，均采用交错单端张拉。
竖向预应力钢筋布置于腹板，采用3股φs15.2高强低松弛钢绞线，钢绞线抗拉强度标准值fpk＝1860MPa，张拉控制应力σcon＝0.65fpk=1209MPa，均采用单端张拉。竖向预应力束采用二次张拉技术。
4.3计算结果
图4.1主梁抗弯承载力和弯矩包络图
图4.2主梁剪力包络图
图4.3正常使用极限状态下正截面应力图
在最不利荷载组合作用下，混凝土受拉边缘正截面出现的拉应力满足《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.3.1条关于全预应力混凝土构件的要求。即正截面混凝土在短期效应组合下的拉应力均满足:。
图4.3正常使用极限状态下斜截面主拉应力图
计入竖向预应力，截面最大主拉应力为0.79Mpa，规范要求主拉应力小于0.4ftk=1.096Mpa，满足规范要求。
图4.4正常使用极限状态下法向压应力图
正截面受压区混凝土的最大压应力为16.46MPa<0.5fck=17.75Mpa，主梁最大正应力满足《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)公式7.1.5-1的规定。
5结论
刚构连续梁桥在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具有优越性。混凝土及钢绞线等材料数量指标低，造价经济，符合该项目建设宗旨。
通过计算分析发现，该结构设计满足规范要求。
参考文献：
[1]邵旭东程翔云,桥梁设计与计算。
[2]中华人民共和国交通部JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范。
《阆中市嘉陵江三桥刚构连续梁桥设计》
本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问
文章名称： 阆中市嘉陵江三桥刚构连续梁桥设计
下一篇：浅谈居住建筑设计中的建筑节能
扫码关注公众号
微信扫码加好友
职称驿站 www.zhichengyz.com 版权所有 仿冒必究 冀ICP备16002873号-3
