淺談單跨門式剛構橋設計

王佳

（合肥市規(guī)劃設計研究院，安徽 合肥 230041）

淺談單跨門式剛構橋設計

王佳

（合肥市規(guī)劃設計研究院，安徽 合肥 230041）

以實際工程為例，介紹單跨門式剛構橋設計，并利用有限元軟件對該橋承載能力及裂縫進行驗算，同時對橋梁施工方案進行介紹。

門式剛構橋；承載能力；裂縫；施工方案

0 引言

單孔門式剛構橋由于橋臺與主梁采用剛性連接，可以減小主梁跨中彎矩，但也導致橋臺承受彎矩，最大跨徑一般在40 m左右，當跨徑較小時采用普通鋼筋混凝土結構[1]。在橋梁跨度不大，而景觀要求較高的地方可以采用該種橋型。

1 工程概況

該橋位于合肥市濱湖新區(qū)井岡山路，橋梁跨越徐河規(guī)劃河道。徐河是濱湖新區(qū)重要的生態(tài)景觀水體，周圍為高端商業(yè)中心，因此對橋梁外觀有較高要求。

根據相關規(guī)劃，徐河河道邊坡采用直立式擋墻，兩邊設綠化帶及游步道，河道標準寬度20 m，設計河底高程為7.974～8.004 m，常水位為12.0 m。該橋設計時需要考慮的兩個控制條件：其一，橋梁斷面需與河道斷面完全一致，橋梁設計時橋臺也應采用直立式，不能設置錐坡；其二，該橋位于井岡山路與南寧路交口附近，南寧路為已建成道路，受橋面高程及徐河設計洪水位限制，橋梁梁高應盡量降低，且為防止支座浸泡，該橋應采用無支座結構形式。考慮到橋梁景觀和結構構造的需要，確定采用單跨20 m跨徑鋼筋混凝土門式剛構橋。門式剛構具有簡潔美觀、跨越性好、結構新穎大方等特點[2]。

2 技術標準

（1）設計荷載：汽車為城-B；人群荷載為5.0 kN/m2。

（2）地震烈度：地震動峰值加速度系數(shù)為0.1g（地震基本烈度為Ⅶ度）。

（3）設計行車速度：40 km/h。

3 場地工程地質、水文地質條件

橋址處第四紀地貌形態(tài)屬江淮丘陵地貌單元，場地現(xiàn)狀為一湖泊，水深約2～2.5 m，湖底高程為8.42～8.92 m（吳淞高程系）。

橋址處地基土構成層自上而下為：（1）層淤泥，層厚0.5～0.8 m；（2）層粉質黏土（黏土），層厚3.2～3.5 m；（3）層黏土（粉質黏土），層厚29.9～30.8 m；（4）層粉質黏土（黏土）夾粉土（殘積風化），該層未揭穿，層厚大于5 m。建筑場地類別為Ⅱ類，屬于可進行建設的一般場地，場地內各地基巖土層變化不大，屬均勻地基。

4 橋梁結構總體設計

該橋采用單跨20 m普通鋼筋混凝土門式剛構，為正交橋梁，全橋寬度36 m，采用雙幅布置，單幅寬度為17.99 m，兩幅之間設2 cm縫。

主梁采用變截面形式，其中跨中高度為1 m，根部高度為1.8 m；主梁懸臂長度為3 m，懸臂端部厚度為0.2 m，懸臂根部厚度為0.65 m，懸臂與門式剛構橋臺相交處斷開，采用4 cm伸縮縫處理；門式剛構橋臺厚度1.6 m，高度約6.93～7.2 m，橋面橫坡通過側墻高度變化實現(xiàn)。門式剛構梁按普通鋼筋混凝土構件設計，裂縫控制值為0.16 mm。

0號橋臺及1號橋臺采用承臺接樁基的結構形式，基礎采用單排直徑1.5 m鉆孔灌注樁基礎，承臺厚1.5 m，橋臺承臺尺寸為2.5 m（寬）×1.5 m（高）。

河道斷面，橋梁立面、斷面見圖1～圖3。

圖1 徐河河道斷面圖（單位：m）

圖2 橋梁立面圖(單位：cm)

圖3 橋梁半斷面圖(單位：cm)

5 計算模型

該橋計算利用Midas civil軟件，全橋采用平面桿系單元，共145個節(jié)點，134個單元，其中主梁采用梁單元，橋臺臺身及樁基采取柱單元，主梁與橋臺相接處采取剛接，樁基單元水平支撐剛度按土彈簧模型進行計算。模型見圖4。

圖4 橋梁計算模型

6 部分結果驗算

6.1 主梁正截面抗彎驗算

由模型計算結果得知，使用階段主梁最大及最小彎矩值均小于相應抗力值。圖5為主梁彎矩驗算圖。

圖5 主梁彎矩驗算圖

6.2 主梁斜截面抗剪驗算

由模型計算結果得知，主梁斜截面抗剪驗算也滿足要求。圖6為主梁抗剪驗算圖。

圖6 主梁抗剪驗算圖

6.3 主梁及橋臺臺身裂縫驗算

由模型計算結果得知，主梁最大的裂縫寬度為0.154 mm，橋臺臺身最大的裂縫寬度為0.138 mm，均滿足規(guī)范及控制值的要求。

7 橋梁施工

該橋主梁采用滿堂支架現(xiàn)澆，為防止支架變形導致結構開裂，支架必須采用預壓重或其他有效方法消除支架的非彈性變形；樁基采用鉆孔灌注樁施工工藝，施工承臺時應注意各種預埋構件的正確預埋；由于橋臺臺身和主梁采用剛接，該處鋼筋較密，混凝土澆筑時應注意振搗密實。

8 結語

門式剛構橋簡潔美觀，在跨徑不大的情況下相對于簡支梁橋具有造型漂亮，跨中彎矩小，同時能發(fā)揮橋臺偏心受壓的特點[3]，但需要注意的是主梁懸臂需與橋臺臺身斷開，以免主梁懸臂受力導致結構開裂。

門式剛構橋下部結構在采用樁基礎時宜采用單排樁，以適用剛構的變形，這也有利于減小主梁與臺身剛接處的彎矩，從而減少鋼筋用量，節(jié)約造價。

[1]范佐銀，武維宏，舒春生.門式剛構橋設計[J].山西建筑，2008（20）：333-335．

[2]王吉雙.中等跨徑門式剛構橋的設計[J].安徽建筑，2009（1）：80-81，102．

[3]上海市政工程設計研究總院.橋梁設計工程師手冊[M].北京：人民交通出版社，2007.

[4]JTG D62—2004，公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].

U442

B

1009-7716（2016）05-0095-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.025

2016-01-06

王佳（1985-），男，湖北黃梅人，工學碩士，工程師，從事橋梁設計工作。