情久河大橋(52+96+52)m連續(xù)剛構設計

李英森，龔亞軍

(1.中國市政工程西南設計研究總院有限公司，貴州 貴陽 550000；2.中鐵二院貴陽勘察設計研究院有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

情久河大橋(52+96+52)m連續(xù)剛構設計

李英森1，龔亞軍2

(1.中國市政工程西南設計研究總院有限公司，貴州 貴陽 550000；2.中鐵二院貴陽勘察設計研究院有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

貴陽市久永線長至永溫線段的情久河大橋采用了連續(xù)剛構的形式。將詳細介紹情久河大橋的上部結構構造、靜力計算、施工方法等，并將通過動力檢算分析檢驗該橋的運營效果。

鐵路橋；連續(xù)剛構箱梁

1 工程概況

為了方便情久河兩岸的交通，貴陽市鐵路局決定修建情久河大橋。由于該橋附近屬于低中山區(qū)的溶蝕、剝蝕峰叢溝谷地貌，并且呈現(xiàn)“V”字形峽谷，地面高程達到1 210～1 390 m，自然坡度已經(jīng)達到了20°～70°，再加上峽谷坡面被許多茂密林木覆蓋，因此，設計師主要采用了2×24簡支、T梁+1×32簡支、T梁+(52+96+52) m、連續(xù)剛構+2×32、簡支T梁+3×24、簡支T梁來構成情久河大橋的跨孔，其中采用(52+96+52) m連續(xù)剛修建高約為133 m的大橋來構跨越情久河河道。

情久河大橋的主要技術標準：首先，120 km/h為列車行駛的最大速度，并且單縫為無縫線路，此外，主橋位于一條直線上，縱坡的坡度約為-4.50‰；其次設計的活載為中一活載；并且地震動峰值的加速度必須小于0.05 g。

2 情久河大橋的主橋結構設計

2.1 主梁構造

由于上述因素，大橋的梁體主要采用了單箱單室并且變高度直腹板箱型的截面，而大橋剛構墩頂位置的梁有6.8 m高，邊跨和邊跨中現(xiàn)澆段的位置的梁就有3.6 m高，不僅如此，大橋的梁底曲線是一條方程為f(x)=3.6+x2/480.2的拋物線。大橋的中跨和邊跨部分分別設置為10 m和9.7 m長的直線段，而邊支座中心的距梁端的距離為0.7 m。大橋箱梁的頂、底寬則設計為7.0 m和4.5 m,而腹板的厚度為35～70 cm，底板的厚度為44～90 cm支架，頂板的厚度就為35～40 cm。此外，大橋頂板的梗肋設計為60×20 cm。完成以上工作后，就需要在箱梁剛構墩頂和邊支點的位置都放置厚度為110 cm的橫隔板，而橫隔板又需要設置一個200 cm×130 cm的進人洞,邊支點的橫隔板則需要設置一個110 cm×120 cm的進人洞。總體來說，梁段可以劃分成51個節(jié)段，其中0#段的長度為12 m；1#段則為3 m；而2～5#段為3.5 m；6～11#段的長為4.0 m；而12 號段是中跨合龍段，長短僅為2.0 m；13#段是邊跨現(xiàn)澆段，長度為5.7 m。此外，中間關鍵的2#段采用了掛籃懸臂澆筑的方式， 120.6 t重。

2.2 矩形空心剛構墩構造

情久河大橋的兩個矩形的空心主墩的高度分別為98 m、96 m，而墩頂截面順橋向和橫橋向的尺寸分別為7.6、4.5 m，同時，大橋墩頂順橋向壁厚1.1 m，橫橋向壁的厚度有0.9 m。橋墩墩身順橋向的坡度設計為1∶0，而橫橋向的坡度為16∶1(35∶1),橋墩墩底設置有2.5 m的實體段。

2.3 預應力體系

在全預應力理論設計中，大橋梁部的頂、底和腹板的縱向預應力的鋼束采用的都是高強度、低松弛的12-φ15.2鋼絞線，并且配用了OVM15-12型的錨具和內外徑分別為85 mm、98 mm的塑料波紋管成孔，因此，必須使用千斤頂才能向兩端進行張拉。

而大橋粱部的頂板橫向預應力的鋼束則采用的是高強度且低松弛的2-φ15.2鋼絞線，同時配用了BM15-2和BM15P-2型的錨具和內、外徑分別為50 mm、19 mm的金屬波紋管成孔。而順橋向布置的間距為50 cm，同時采用了單端張拉、張拉、錨固端三種方式交錯設置。此外，墩梁結合部布置了一定數(shù)量橫向預應力鋼束。

大橋梁體豎向預應力的鋼筋使用的螺紋鋼筋直徑為25 mm，并且它的型號為PSB830，還采用了JLM-25型的錨具和內徑為35 mm的鐵皮管成孔。在每道腹板的位置還設置了一根豎向預應力鋼筋，并且順橋向布置的間距為50cm。而墩梁結合部的豎向預應力鋼筋會適當加長，設置需要長短交錯。

2.4 箱梁主體施工方法

第一種方法是先施加頂推力，再進行合攏中跨，最后對邊跨的不平衡段進行現(xiàn)澆，從而平衡梁體中的混凝土由于收縮、徐變而產(chǎn)生的墩頂外力。

第二種方法是在箱梁部分使用的懸臂澆筑法。因為它是利用支架或托架在墩頂對0#段對施工箱梁進行立模，接著0#段竣工后，再在大橋的梁頂拼裝施工掛籃和預壓的，從而利用掛籃依次對稱，進行梁段施工。

3 結構計算分析

3.1 設計荷載及計算參數(shù)

(1)混凝土的設計。

C55混凝土是情久河大橋的梁體采用主要混凝土，其彈性模量達到3. 60 ×104 MPa，并且在考慮了恒載增大系數(shù)這一因素后，容重采用26. 5 kN/m3，因此，這時的極限抗拉強度可達到3.30 MPa，且極限抗壓強度達到37.0 MPa。但是因為環(huán)境相對濕度為60% ，所以按5 d計算混凝土平均加載齡期，而按1 500 d計算終極齡期。

(2)預應力鋼筋。

情久河大橋的縱、橫向預應力鋼束管道摩阻系數(shù)為 0. 17，管道偏差系數(shù)為0. 001 5，同時，一端錨具回縮6 mm。大橋的豎向預應力鋼筋張拉應該控制在 0. 9 fpk ，此時，管道摩阻系數(shù)為0. 23，管道偏差系數(shù)為0. 003，一端錨具回縮1 mm。施工單位會根據(jù)現(xiàn)場試驗確定喇叭管和錨圈口所產(chǎn)生的應力損失，并且在確定之后，施工單位會修正張拉噸位來補償這方面造成的損失，但是無論在何種情況下，該項損失的補償值都不應該超過0. 07 fpk。

(3)恒載。

情久河大橋的恒載包括結構及附屬設備預加力、基礎變位影響力、自重等等，其中大橋橋面附屬設施二期恒載集度達到了71 kN/m。

(4)溫度力。

整座情久河大橋將以20升降溫，這時，不需要考慮混凝土收縮造成的影響，因為混凝土的線膨脹系數(shù)為0.000 01，對橋面板升溫的影響微乎其微，而且合攏溫度不高于15 ℃。

(5)活載。

情久河大橋中所采用的活載的動力系數(shù)為1. 15。

(6)基礎不均勻沉降。

情久河大橋的橋基差不多都搭在弱風化巖層上,并且相鄰兩橋墩基礎不均勻沉降值達到0. 1 cm，因此，基礎變位引起的結構內力必須以50%進行內力組合。

(7)支座摩阻力及制動力。

由于大橋的制動力作用于梁端，并且按照剛度分配了各個支點，因此，邊支點所承受的制動力不能大于支座摩阻力，否則按照支座摩阻力計算。

(8)施工臨時荷載。

施工的臨時荷載使用的是包括工機具、人員等在內的施工掛籃，并且每套計為600 kN。

(9)動力計算。

情久河大橋采用了“MIDAS-civil”程序來建立空間桿系有限元模型，并且將梁、墩及基礎看做一個整體來計算連續(xù)剛構的自振頻率。其中的荷載按集中質量法進行三維轉換，與此同時，二期的恒載也轉化為質量，然而，考慮到樁基礎的影響，將基礎部分轉化為門式桿件。

3.2 計算結果

計算結果見表1。

表1 大橋梁部結構靜力計算數(shù)據(jù)表

4 結束語

保證梁體橫向剛度要求是該方案中的難點，因此，需要盡可能的降低梁高以及梁體重心，從而增大梁體橫向的穩(wěn)定性。更需要注意的是，大橋剛構墩墩身的剛度會嚴重影響到大橋結構的整體剛度。情久河大橋在設計過程中對剛構主墩的橫向內外坡進行了多種坡度比較，并且從墩身受力、墩身圬工量及結構整體橫向剛度三個方面來確定墩身的合理坡度。確定了梁高及墩身構造后，再通過梁體縱向預應力鋼絞線和豎向預應力筋來滿足梁體內力要求。

[1] 鐵路橋涵設計基本規(guī)范(TB10002D1-2005)[S].

[2] 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范(TB10002.3-2005)[S]

2016-11-17

李英森(1984-)，男，貴州盤縣人，工程師，主要從事橋涵設計工作。

U442

：C

：1008-3383(2017)07-0126-02