某大跨連續梁橋設計

宋 凱 鵬

(上海同盛內河航道建設發展有限公司，上海 200092)

某大跨連續梁橋設計

宋 凱 鵬

(上海同盛內河航道建設發展有限公司，上海 200092)

以大蘆線航道整治二期工程航南公路連續梁橋為例，探討了工程采用的掛籃懸臂節段施工技術，概述了大橋的總體布置、主梁結構設計及預應力體系布置等，并對橋梁結構內力和應力進行了計算，統計了類似橋梁結構參數的取值，為同類橋梁的設計及施工提供借鑒。

橋梁，大跨連續梁，懸臂節段施工，結構

1 工程概況

航南公路橋位于上海市浦東新區航頭鎮，為航南公路跨越大蘆線航道的橋梁。大蘆線航道位于上海東南部，呈東西走向，起于黃浦江，止于東海。由于大蘆線航道由現在的Ⅴ級提升為Ⅲ級航道，原航南公路橋不再滿足航道的通航要求，需拆除重建。新建的航南公路橋為(72+122+72) m預應力混凝土變高連續梁結構，橋寬10 m，采用懸臂節段施工。

2 結構設計

2.1 總體布置

本工程范圍內大蘆線(大治河)河道寬102 m，航道通航凈寬79 m，根據航道要求新建橋梁需一跨過河。主橋設計中心線與航道設計中心線斜交，斜交角度為27.743°，采用斜橋正做。考慮橋墩立柱寬度及斜交情況，主橋跨徑定為122 m。根據常用經濟合理邊中跨比，主橋跨徑布置采用(72+122+72)m。主橋總體布置圖見圖1，中支點處橫斷面布置圖見圖2。

大橋的主要技術標準：航道等級為Ⅲ級，規劃通航凈寬79 m，通航凈高7 m；橫斷面布置為：0.5 m(防撞護欄)+9 m(人非車混行道)+0.5 m(防撞護欄)=10 m；設計車速：30 km/h；荷載標準：汽車荷載為城—B級(雙向二車道)。

2.2 主梁結構設計

對已建或已設計好的采用懸臂節段施工的大跨連續梁橋(主跨100 m～150 m)的結構參數進行統計，見表1。

表1 大跨連續梁橋結構參數統計

預應力混凝土梁式橋梁設計施工技術指南[1]中結構尺寸建議取值為：支點處高跨比1/15～1/20，跨中處高跨比1/30～1/45；頂板厚度不宜小于280 mm，底板厚度不宜小于320 mm，腹板厚度不宜小于500 mm；邊中跨比宜為0.5～0.8(懸臂節段施工取小值)。

由表1參數統計可知，大跨連續梁橋高跨比(梁高/主跨跨徑)一般取值：支點處為1/16～1/18，跨中為1/33～1/45；頂板厚一般取值為280 mm，跨中底板厚一般取值300 mm，支點底板厚一般取值(0.6～0.7)L/1 000；跨中腹板厚(單個腹板)一般取值450 mm～500 mm(與箱室寬度及跨中腹板等厚段長度有關)，支點腹板總厚一般取值(1.0～1.2)L×B/1 000；邊中跨跨徑比一般取值0.57～0.62。

實際橋梁工程結構參數取值與設計指南中建議取值基本吻合，且更精細化。本橋設計參照結構參數的通常取值初定本橋的結構尺寸取值，然后根據計算結果，對結構尺寸進行優化修正。

箱梁采用單箱單室直腹板截面，頂板設置2%雙向橫坡，底板為水平。箱梁中支點梁高取7.0 m，高跨比1/17.43；跨中梁高3.5 m，高跨比1/34.86，邊跨與中跨梁高對稱，梁高按二次拋物線變化。箱梁頂板厚280 mm；箱梁底寬5.0 m，底板厚300 mm～750 mm，底板厚度按二次拋物線變化；腹板厚500 mm～900 mm，按線形變化；懸臂板長度2.4 m，懸臂端部板厚220 mm、根部厚度550 mm；箱內腹板與頂底板相交處分別設1 500 mm×270 mm和600 mm×300 mm倒角。箱梁在墩頂處設置橫梁，跨中不設橫隔板。橫梁外側設牛腿，支座中心位于腹板范圍內。

2.3 預應力體系

箱梁設縱向預應力、橫梁橫向預應力和腹板豎向預應力，橋面板不設預應力。箱梁縱向按全預應力構件設計，橫梁按預應力A類構件設計，橋面板按鋼筋混凝土構件設計。

縱向、橫梁預應力采用φs15.2高強度低松弛鋼絞線，標準強度為1 860 MPa，錨固體系為群錨體系。豎向預應力采用PSB785級精軋螺紋鋼筋。預應力均采用真空壓漿工藝。

針對大跨徑預應力連續梁橋運營階段常見的開裂及跨中下撓等病害，本工程預留了體外預應力備用鋼束，在施工時完成體外預應力相關錨固、轉向、減振預埋件的施工，后期運營時根據實際使用情況決定是否張拉啟用。體外預應力擬采用φs15.2-19型環氧涂層七絲預應力鋼絞線。體外預應力需滿足單根可更換的要求。

預應力張拉次序：縱向懸澆鋼束隨節段施工依次張拉；邊跨連續鋼束在邊跨合龍后分兩批張拉；中跨連續鋼束在全橋合龍后分兩批張拉。豎向預應力滯后兩個節段依次張拉。

2.4 主橋施工方案

主橋連續梁采用懸臂澆筑法施工，箱梁0號節段長度為12 m，對稱懸臂澆筑部分共分為13個節段，節段長度3.5 m～4.5 m，合龍段長2.0 m，全橋共設置兩個邊跨合龍段和一個中跨合龍段，邊跨支架現澆段長9.9 m。

先在支架上澆筑0號節段并進行臨時固結，再利用掛籃依次懸臂澆筑1號～13號節段，并適時搭設支架現澆邊跨現澆段，然后進行邊跨合龍并解除臨時固結，最后進行中跨合龍。

3 結構分析

3.1 主要計算參數

主梁計算主要參數見表2。采用橋梁博士V3.2計算，綜合考慮恒載、汽車活載、預應力荷載、混凝土收縮徐變、溫度荷載、支座不均勻沉降等荷載的組合作用，對主梁進行計算分析。

表2 主要計算參數表

3.2 主要計算結果

主梁正截面承載能力、斜截面承載能力主要驗算結果見表3，表4。

表3 正截面抗彎承載能力驗算 kN·m

表4 斜截面抗剪承載能力驗算 kN

營運階段短期效應組合上緣最小壓應力為0.1 MPa，下緣最小壓應力為2.0 MPa，最大主拉應力0.5 MPa,滿足規范要求。標準組合下上緣最大壓應力15.4 MPa，下緣最大壓應力14.6 MPa，最大主壓應力15.4 MPa，滿足規范要求。箱梁主要應力圖見圖3，圖4。

4 結語

近幾十年，我國橋梁建設有了較大規模的發展。大跨變截面預應力混凝土連續梁橋由于受力性能好、結構剛度大、施工簡單、養護維修方便等優點，在主跨200 m以內的橋梁被廣泛采用。航南公路橋在設計過程中，參考了國內類似跨徑橋梁的結構參數取值，并結合具體計算，對結構尺寸進行了優化調整。計算結果表明，主梁極限承載能力及短期、標準組合下應力都滿足規范要求。本橋的設計成果，可為同類橋梁設計提供借鑒。

[1] 鮑衛剛,周泳濤.預應力混凝土梁式橋梁設計施工技術指南[M].北京:人民交通出版社,2009.

[2] 鄧 勇.某預應力混凝土連續梁橋內力計算分析[J].山西建筑，2014，40(7)：169-171.

On design for some large-span continuous beam bridge

Song Kaipeng

(ShanghaiTongshengInlandWaterwayConstructionandDevelopmentCo.,Ltd,Shanghai200092,China)

Taking the continuous beam bridge along Hangnan road of No.2 phase project of waterway treatment along Dalu expressway, the paper explores the hanging basket cantilever section construction technique, surveys the general layout, main structural design and prestressed system layout of the bridge, calculates the internal force and stress of the bridge structure, and undertakes the statistical analysis of the evaluation of similar bridge structural parameter, so as to provide some reference for similar construction.

bridge, large-span continuous beam, hanging basket cantilever constructing, structure

2015-02-06

宋凱鵬(1980- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)11-0188-02

U448.215

A