鳳凰港橋景觀平臺設計

陶 興，戴佳陽，徐 俊

（上海市政交通設計研究院，上海市 200030）

1 工程概況

鳳凰港橋為孝感市臨空經濟區陳天大道上的一座橋梁，東西走向，路線與河道交角約66°，橋位處河道上口寬約45 m，無通航要求，河道常水位20.1 m，最高洪水位22.5 m。其主橋為8×32.7 m的預應力混凝土簡支變連續小箱梁結構，為與橋位附近景點“鳳凰臺”相呼應，也為方便游客休息、觀景，在鳳凰港橋靠鳳凰臺側設置人行觀景臺一座，結構采用兩跨曲線連續鋼箱梁，索塔裝飾，整體造型以鳳凰為創意來源，見圖1。

圖1 鳳凰港橋鳥瞰

2 主要技術標準

（1）抗震標準：地震基本烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05 g；

（2）環境類別：Ⅰ類

（3）設計洪水頻率：1/100；

（4）橫斷面布置：0.19 m(欄桿)+2.12 m(人行道)+0.19 m(欄桿)=2.5 m。

（5）橋面鋪裝：下層40～60 mm厚C40鋼筋混凝土鋪裝＋2 mm防水層+上層10 mm厚防滑地磚。

3 材料

混凝土：塔座、蓋梁、立柱采用C40，承臺C35，梁內填充素混凝土C30，鉆孔樁水下C30，承臺混凝土墊層C15。

鋼筋：HPB235和HRB335。

鋼材采用Q235C。

預應力筋采用Φs15.20高強度低松弛鋼絞線，fpk=1860 MPa。

4 設計要點

景觀平臺平面為圓弧形，軸線長68.796 m，半徑為110.606 m，縱坡設置為兩端與鳳凰港橋相接位置同鳳凰港主橋，中間直線過渡，橫坡為向外側0.91%的單向坡。

平臺結構采用兩跨連續鋼箱梁，高1.532 m，寬2.5 m，橋跨布置為2×33.148 m。考慮到僅在箱梁內側填充壓重混凝土，采用單箱雙室截面。箱梁頂、底板厚16 mm，腹板厚為16 mm，橫隔板板厚12 mm，縱向加勁肋厚10 mm，橫隔板標準間距為2 m，見圖2。鋼箱梁采用分段制作，現場吊裝拼接。

圖2 箱梁橫斷面（單位：mm）

箱梁結構頂底板均保持水平，梁底設雙支座，支座間距1.8 m。全橋共設6塊板式支座，邊支座布置于樁柱式橋礅的蓋梁上，中支座布置于橋塔外挑牛腿上。

索塔豎直高度20.6 m，分三段，包括下部設置牛腿的鋼筋混凝土段，上部的鋼結構段，以及連接上下段的鋼－混凝土結合段，鋼-混凝土結合段長度為3 m。截面為沿塔高度漸變的圓形，底部直徑2 m，頂部直徑0.6 m。鋼筋混凝土承臺高度為2.0 m，樁基采用Φ1 200 mm鉆孔灌注樁，以中風化砂巖作為樁端持力層。

塔與梁間共設置5對裝飾用斜拉索，但為避免拉索垂度過大影響景觀，對拉索施加了0.125 fpk的拉力。斜拉索采用OVM.GJ15D-1型鋼絞線成品索，索體采用1 860 MPa級1根ΦS15.2環氧噴涂無粘結鋼絞線，纏包后外擠HDPE，索體外徑為Φ23 mm，破斷索力為260 kN，索體單位重量為1.37 kg/m，護套外徑Φ100 mm。

邊墩采用獨柱墩加蓋梁形式，蓋梁橫向寬度2.5 m，縱向寬度為1.2 m，中間設置防震擋塊。墩柱截面為圓形，直徑為800 mm。

5 有限元分析

5.1 計算模型

箱梁計算分析軟件為MIDAS/Civil，采用空間梁單元模型，共分為68個單元，見圖3。

圖3 結構有限元模型

5.2 設計荷載

恒載包括箱梁自重、混凝土壓重、鋪裝、護欄自重、拉索索力等，分別按梁單元荷載或節點荷載施加；人群荷載取3.75 kN/m2，按車輛荷載形式施加，設置內、外側兩條人行道考慮偏載情況；整體升降溫±25℃；溫度梯度按參照英國規范BS5400施加；基礎變位取10 mm。

5.3 鋼梁計算主要施工階段

計算模型共分為5個施工階段：階段一，施工鋼梁；階段二，填充壓重混凝土；階段三，施加二期荷載；階段四，施加拉索索力；階段五，成橋運營。

5.4 主要計算結果

主要計算結果見表1。

恒載作用和組合作用下支座均未出現拉力，最不利工況下保證了邊墩內側支座44 kN，中墩內側支座482 kN的壓力儲備。

階段三和階段四應力基本重合，表明施加索力對箱梁應力影響很小。施工階段最大應力為42 MPa，最大壓應力為69 MPa，見圖4。

表1 成橋階段支座豎向反力匯總(單位：kN)

圖4 主要施工階段箱梁應力（單位：MPa）

成橋階段最大拉應力為112 MPa，最大壓應力為 101 MPa，見圖5。

圖5 運營階段標準組合箱梁應力包絡圖

活載作用下最大位移為4 mm，見圖6。一階振型見圖7。

圖6 活載作用下最大位移（單位：mm）

圖7 一階振型（f=3.1 Hz）

6 結語

本景觀平臺為半徑約110 m曲線鋼箱梁，存在一般曲線鋼箱梁內側支座脫空的風險，同時用作裝飾的5對拉索掛于曲線內側，但為避免拉索垂度過大影響景觀，對拉索施加了0.125 fpk的拉力，更增加了支座脫空和傾覆的風險，設計時通過盡量拉大支座間距和對內側箱梁填充部分素混凝土的方式進行了解決，保證了邊墩內側支座約44 kN、中墩內側支座482 kN的壓力儲備。

[1]JTG D60—2004,公路橋涵設計通用規范 [S].2004.

[2]GB50017—2003,鋼結構設計規范 [S].2003.

[3]JTG D62—2004,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].2004.

[4]JTG D63—2007,公路橋涵地基與基礎設計規范 [S].2007.