濟寧市楊家河公園公路橋——中承式鋼管桁架橋設(shè)計

王曉媚，邵玉振，付祖良

（濟南市市政工程設(shè)計研究院（集團）有限責(zé)任公司，山東　濟南　250101）

濟寧市楊家河公園公路橋——中承式鋼管桁架橋設(shè)計

王曉媚，邵玉振，付祖良

（濟南市市政工程設(shè)計研究院（集團）有限責(zé)任公司，山東濟南250101）

通過吸取國內(nèi)外鋼管混凝土系桿拱橋的設(shè)計經(jīng)驗與教訓(xùn)，引入管理養(yǎng)護和延長橋梁設(shè)計使用壽命的理念，對濟寧市楊家河公園公路橋的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造細(xì)節(jié)和材料的選用進行改進，彌補了該體系橋梁的不足之處，提高了結(jié)構(gòu)使用的安全可靠性。

系桿拱橋；吊桿；鉸支座；鋼管混凝土；桁架拱

0　引言

隨著我國經(jīng)濟實力和國民素質(zhì)的提高，對城市基礎(chǔ)建設(shè)的要求不再僅僅停留于滿足功能性要求，對于其景觀、文化、技術(shù)含量都提出了更高的要求。因此，作為城市設(shè)計者需要更深入、更全面地學(xué)習(xí)、研究并掌握設(shè)計技能，提升城市基礎(chǔ)建設(shè)水平。

楊家河公園公路橋位于濟寧市楊家河入光府河河口處，跨越楊家河，與楊家河斜交，周邊環(huán)境分別為楊家河公園和新建大型居住社區(qū)（見圖1）。該橋作為連接北外環(huán)與楊柳新區(qū)、縱穿楊家河公園的一條重要通道，除了滿足通行要求，還應(yīng)成為該區(qū)域的一個標(biāo)志性建筑，使橋梁與周圍環(huán)境有機融合并有效提升景觀效果，體現(xiàn)設(shè)計的生態(tài)性、文化性、科技性、相宜性、現(xiàn)代性原則，在多輪方案設(shè)計比選的基礎(chǔ)上，選用了中承式鋼管桁架拱橋。

圖1　橋梁位置圖

1　橋型構(gòu)思

楊家河公園公路橋位于兩河交匯處，視野開闊，根據(jù)河道形態(tài)和橋位處空間特點，需要一定的建筑高度，才能更好地從各個角度體現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)之美，形成該區(qū)域的一個景點。總觀各類橋型，對于周邊環(huán)境特點，斜拉橋過于硬朗，懸索橋建筑由于跨度原因高度不夠，中下承式拱橋可以達到設(shè)計者的理念。對于100～120 m的橋長、7 m左右的橋下凈空和12 m寬的橋面，中下承式拱橋橋型各方向比例都是非常協(xié)調(diào)的。根據(jù)河道的形態(tài)，設(shè)計采用中承式拱橋，主拱為雙鋼管桁架結(jié)構(gòu)。橋體建筑線條剛?cè)嵯酀路f美觀，不僅突出橋梁的景觀效果，與周邊各角度背景和諧，建成效果十分理想（見圖2和圖3）。

圖2　橋梁建成實景

圖3　橋梁竣工實景

2　結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于橋型的獨特構(gòu)思和布局的特殊性，通過多處采用新結(jié)構(gòu)和新技術(shù)來實現(xiàn)橋型構(gòu)造要求，充分體現(xiàn)設(shè)計生態(tài)性、文化性、科技性、相宜性、現(xiàn)代性原則。

主橋結(jié)構(gòu)形式為中承式鋼管桁架系桿拱橋，邊跨為現(xiàn)澆空心板簡支梁橋。主橋全寬12.72 m。其中主跨每側(cè)拱肋區(qū)寬0.86 m，橋面寬11 m，每側(cè)欄桿基座寬0.25 m，每側(cè)人行道寬1.75 m，車行道7 m。兩邊跨全寬11 m，其中每側(cè)欄桿基座寬度0.25 m，每側(cè)人行道寬1.75 m，車行道7 m（見圖4）。

圖4　橋型布置圖（單位：cm）

主橋主拱為變高度鋼管桁架結(jié)構(gòu)，上下弦桿拱軸線均采用圓曲線，上弦桿拱腳跨徑90 m，拱矢高22.5 m，矢跨比1/4.5；下弦桿拱腳跨徑80 m，拱矢高23.2 m，矢跨比1/3.448（見圖5）。拱腳與橋墩鉸接，上下弦桿圓管直徑為72 cm，內(nèi)部填充微膨脹混凝土，通過直徑為299 mm鋼管連接形成桁架。全橋采用兩片拱肋，拱肋橫向設(shè)置風(fēng)撐剛性連接（見圖6）。

圖5　主拱圈（單位：cm）

圖6　橫斷面布置圖（單位：cm）

系桿設(shè)置為體外預(yù)應(yīng)力，隱藏于兩邊縱梁內(nèi)側(cè)，穿過橫梁預(yù)留孔，兩端錨固于橋墩上（見圖7和圖8）。系桿采用可換索式鋼絞線系桿錨具，系桿每側(cè)2根；錨端設(shè)可拆卸保護罩。該處構(gòu)造設(shè)計施工方便，安全度高，景觀效果好，且便于后期檢查、維護、更換（見圖9）。

圖7　系桿構(gòu)造圖

圖8　橫梁預(yù)留孔（單位：cm）

圖9　系桿實景

橋面系采用鋼-混凝土組合梁（見圖10），吊桿下相同間距設(shè)置鋼橫梁，橫梁間設(shè)置縱梁，縱橫梁相互焊接以形成橋面系受力骨架，縱橫梁上設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土橋面板，車行道表面為瀝青混凝土鋪裝（見圖11）。該橋面系構(gòu)造形式整體性及穩(wěn)定性好，提高了荷載縱向分布能力，同時減輕了結(jié)構(gòu)自重，施工方便，且縮短了工期（見圖12）。

圖10　鋼-混凝土組合梁

圖11　橋面鋪裝設(shè)計圖

圖12　鋼-混凝土組合梁實景

拱腳采用鋼鉸支座的設(shè)計（見圖13和圖14），釋放了轉(zhuǎn)動約束，解決了拱腳處上下弦桿的局部彎曲應(yīng)力集中問題，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)得到了提高。

圖13　橋臺構(gòu)造圖

圖14　鋼鉸支座實景

吊桿采用PES FD5-55高強鋼絲索，吊桿上下吊點采用耳板結(jié)構(gòu)，滿足吊點各向位移的要求，解決了短吊桿錨點易損的問題，施工方便，同時也便于后期吊桿的檢查、維護、更換（見圖15）。

圖15　吊耳節(jié)點實景

3　結(jié)　語

基于近年來國內(nèi)多座鋼管混凝土系桿拱橋垮塌現(xiàn)象的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)病害出現(xiàn)在吊桿和系桿，由于傳統(tǒng)錨固體系、索體結(jié)構(gòu)和防腐體系等方面的缺陷，造成監(jiān)測、維修加固困難，吊桿和系桿的使用壽命大大降低，拆換又困難，提高了系桿拱橋體系的使用風(fēng)險；還有一部分原因是很多橋面系缺少縱向聯(lián)系，荷載縱向分布能力差，橋面整體性不強，也很大程度上增加了吊桿的壓力，降低了橋體的局部穩(wěn)定性。

針對系桿拱橋體系容易出現(xiàn)的問題，本橋設(shè)計的特點在于所有的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造細(xì)節(jié)和材料的選擇等問題上，都引入了通過管理養(yǎng)護來實現(xiàn)和延長橋梁設(shè)計使用壽命的理念，彌補了該體系橋梁的先天性缺陷，提高了結(jié)構(gòu)使用的安全可靠性。

楊家河公園公路橋于2009年8月開工建設(shè)，2010年3月建成通車，較好地達到了設(shè)計者的理念，得到業(yè)主和當(dāng)?shù)厥忻竦膹V泛好評，同時也增強了設(shè)計者求精求美求新的責(zé)任感和自信心。

［1］JTG D62—2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理［M］.北京:人民交通出版社，1997.

U448.22

B

1009-7716（2016）07-0144-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.042

2016-03-03

王曉媚（1970-），女，山東萊蕪人，高級工程師，從事道路橋梁設(shè)計工作。