波形鋼腹板連續(xù)梁橋型方案技術(shù)研究

魏建華，張 璟

（江西省交通設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330002）

0 引言

某橋全長(zhǎng)為5 290m，主通航孔橋長(zhǎng)為690m，引橋長(zhǎng)4 600m。根據(jù)橋位處通航凈空要求，需設(shè)置4個(gè)主跨不小于130m的單孔單向通航孔或2個(gè)不小于230m的單孔雙向通航孔。由于可選橋型眾多，為使本橋整體和諧，需對(duì)其跨徑及橋型方案進(jìn)行構(gòu)思，以達(dá)到完美組合。經(jīng)逐步排選，主通航孔橋擬定了如下三個(gè)橋型方案進(jìn)行同深度比選。

1 三種橋型方案

1.1 方案一：（85＋4×130＋85）m P.C波形鋼腹板連續(xù)梁橋

本方案航道采用單孔單向通航方式，橋跨組合為（85＋4×130＋85）m，橋面全寬為26m，橫斷面布置為：0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋0.7m中央分隔帶＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻。原方案考慮采用常規(guī)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁方案，本著積極采用四新技術(shù)（新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝）以及技術(shù)創(chuàng)新的原則，結(jié)合大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁常見(jiàn)問(wèn)題（腹板開裂、跨中下?lián)系龋桨刚{(diào)整為P.C波形鋼腹板連續(xù)梁橋。

主梁采用單箱單室整體箱型截面，波形鋼材作為箱梁的腹板，不但充分滿足了主梁箱梁腹板的力學(xué)性能要求，解決了混凝土箱梁腹板容易開裂的問(wèn)題，而且大幅度減輕了主梁自重，縮減了包括基礎(chǔ)在內(nèi)的下部結(jié)構(gòu)所承受的上部恒載。主要優(yōu)點(diǎn)有：a）抗震性能顯著，經(jīng)濟(jì)效益好；b）結(jié)構(gòu)受力合理、提高材料的利用率；c）施工方便、提高施工速度；d）波形鋼腹板與主梁梁底曲線互為襯托，與橋下水面波濤交相輝映，造型簡(jiǎn)潔美觀。

主橋上部構(gòu)造采用變截面單箱單室波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，根部梁高7m，跨中梁高為3.5m；主墩采用鋼筋混凝土實(shí)體墩，墩身厚為4m，承臺(tái)尺寸為11.5m×11.5m×4.5m，單幅基礎(chǔ)采用5φ2.5m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，梅花形布置；過(guò)渡墩采用墩身厚2.2m的實(shí)體墩，承臺(tái)尺寸為7.5m×7.5m×3m，單幅基礎(chǔ)采用4φ1.6m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工。方案如圖1所示。

圖1 P.C波形鋼腹板連續(xù)梁橋方案圖

1.2 方案二：（85＋2×230＋85）m獨(dú)塔空間雙索面斜拉橋

本方案采用單孔雙向通航方式，橋跨組合為（85＋2×230＋85）＝630m，整體斷面，主橋全寬40.6m，橫斷面布置為：1.0m風(fēng)嘴＋1.65m拉索區(qū)＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋10m中央分隔帶＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋1.65m拉索區(qū)＋1m風(fēng)嘴。

主橋采用獨(dú)塔空間雙索面四跨連續(xù)鋼箱梁斜拉橋，全飄浮體系。主塔采用人字形獨(dú)柱鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橋面以上塔高為152m，塔柱采用箱形斷面。主梁為分離式單箱雙室鋼箱梁，每個(gè)箱梁為扁平閉口流線型鋼箱。兩主梁間距為10m，采用橫梁連接。節(jié)段標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為15m，梁高為3.5m。

斜拉索采用扇形雙索面布置，以塔為中心對(duì)稱布置，立面上為19對(duì)，每對(duì)共4根，全橋共設(shè)76根斜拉索，梁上標(biāo)準(zhǔn)索距15m，塔上索距為2.3m。

主塔承臺(tái)采用整體式尖圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)為44m，寬為19m，厚為7m。主塔基礎(chǔ)采用30根φ2.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。輔助墩采用臂厚4m的實(shí)體墩，承臺(tái)尺寸為12.5m×12.5m×3.5m，單幅基礎(chǔ)采用9根φ2.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主副孔過(guò)渡墩采用臂厚3.5m的實(shí)體墩，承臺(tái)尺寸為8m×8m×3.5m，單幅基礎(chǔ)采用4根φ2.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

主塔區(qū)及邊跨墩頂箱梁采用大型浮吊安裝，在中跨距主塔中心115m處設(shè)置臨時(shí)墩，標(biāo)準(zhǔn)階段鋼箱梁采用配備液壓提升系統(tǒng)的雙橋面吊機(jī)吊裝。方案如圖2所示。

圖2 獨(dú)塔空間雙索面斜拉橋方案圖

1.3 方案三：三塔連續(xù)雙索面自錨式懸索橋

本方案采用單孔雙向通航方式，橋跨組合為（107＋2×238＋107）＝690m，整體斷面，主橋全 寬34m，橫斷面布置為：1.8m檢修道＋2.2m拉索區(qū)＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋0.7中央分隔帶＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋2.2m拉索區(qū)＋1.8m檢修道。

主橋采用三跨連續(xù)雙索面自錨式懸索橋，加勁梁采用梁高為6m的鋼箱梁（施工階段受力需要的梁高），每個(gè)節(jié)段長(zhǎng)9m。橋塔均為直立式門式塔，塔柱采用矩形帶槽斷面。自橋面以上中塔柱高為70m，截面為10m×4m；邊塔柱高為60m，截面為6m×4m。全橋設(shè)6根主纜，由預(yù)制平行鋼絲索股組成。吊索選用PE材料防護(hù)的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲索體，其間距為9m。

索塔基礎(chǔ)采用分離式承臺(tái)，承臺(tái)采用八邊形圓角形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為19m×19m×6m；單個(gè)承臺(tái)下設(shè)14根Φ2.2m的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主副孔過(guò)渡墩采用3.5m厚的實(shí)體墩，承臺(tái)尺寸為11.25m×9m×3.5m，單幅基礎(chǔ)為4根Φ2.2m鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)。

受場(chǎng)地限制，本主橋無(wú)法采用先索后梁法施工，故采用為先梁后索、主梁頂推法架設(shè)工藝。在中跨距主塔中心119m處設(shè)置頂推用水中臨時(shí)墩，引橋跨搭設(shè)頂推平臺(tái)，以此拼裝主梁梁段，安裝導(dǎo)梁對(duì)主梁整體進(jìn)行頂推，待主橋就位后拆除前、后導(dǎo)梁，安裝并張拉懸索與吊桿。方案如圖3所示。

圖3 三塔連續(xù)雙索面自錨式懸索橋方案圖

1.4 橋型方案比較

為了便于比較，將該三種橋型各種優(yōu)缺點(diǎn)歸納于表1。

表1 橋型方案比較表

表1（續(xù)）

通過(guò)上述表格的比較可以得知，從施工難易度、養(yǎng)護(hù)難易程度及其工程造價(jià)等方面的全面比較，波形鋼腹板連續(xù)梁橋具有施工簡(jiǎn)便快捷、結(jié)構(gòu)受力合理、耐久性好、造價(jià)最低等特點(diǎn)，最終將該橋型做為推薦方案。

2 結(jié)語(yǔ)

P.C波形鋼腹板連續(xù)梁作為一種造型新穎的鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)，充分利用了混凝土抗壓性能好和波形鋼抗剪強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，巧妙的將鋼、混凝土兩種材料有效的結(jié)合起來(lái)，取到了揚(yáng)長(zhǎng)避短的作用，提高了材料的使用效率，因此是一種更為經(jīng)濟(jì)、合理和高效的組合結(jié)構(gòu)形式。隨著我國(guó)對(duì)該類結(jié)構(gòu)形式研究的不斷深入以及應(yīng)用技術(shù)的逐漸成熟，P.C波形鋼腹板連續(xù)梁橋?qū)⒃谖覈?guó)的橋梁工程建設(shè)中表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。這種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和安全的新橋型必將在中國(guó)得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，不但應(yīng)用于公路橋梁，還將不斷開拓成為城市立交、大跨度建筑的主體結(jié)構(gòu)等。不遠(yuǎn)的未來(lái)將成為制作工廠化、構(gòu)件模數(shù)化和現(xiàn)場(chǎng)裝配化的的主流橋型，將在我國(guó)橋梁工程中有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

[1]鄧勇.波形鋼腹板組合梁應(yīng)用與研究進(jìn)展.國(guó)防交通工程與技術(shù)，2009，（6）：1-4.

[2]梁匯偉.波形鋼腹板組合梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要領(lǐng).黑龍江交通科技，2011，（1）：64-65.