景觀橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

李 楊 徐 琳

（1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000；2.廣州金良工程咨詢有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230000）

1 概述

該工程實(shí)例位于廬江縣伍喬路，始于樂橋路，沿規(guī)劃軸線往東北方向延伸，依次經(jīng)過金湯路、洋河路、城西大道、獅子山路，終于學(xué)府路，道路全長2.48Km，道路等級為城市支路，紅線寬度24m，設(shè)計(jì)速度40Km/h。

道路位于廬江縣移湖公園核心區(qū)域，與城市景觀水體毗鄰，沿線分布大量住宅區(qū)，人流量較大，根據(jù)《廬江縣城2015年-2030年的總體規(guī)劃》及《移湖水庫工程水環(huán)境綜合治理工程》，道路在樁號K0+063.500處跨越蘇家河，設(shè)置中橋一座。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 主要構(gòu)造

橋位處河道底寬10米，上口處寬43米，道路中心線垂直水流方向，該處洪水位設(shè)計(jì)為五十年一遇的17.234米。河道兩側(cè)設(shè)置2.0m人行步道，坡頂設(shè)置6.0m寬堤頂?shù)缆?，岸坡采用植草防護(hù)。

該橋梁為1-27.0m的拱腹梁橋，橋梁上部采用的是變截面箱型拱結(jié)構(gòu)，跨中位置梁高1.3m，根部位置上梁高2.2m，梁底設(shè)計(jì)成圓弧形變化，主梁則設(shè)計(jì)成現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁；下部設(shè)計(jì)成輕型臺結(jié)構(gòu)，摩擦樁基礎(chǔ)采用承臺接直徑1.2米的樁基。

該橋以“月”為創(chuàng)作意象，立面猶如一彎月牙置于水面之上，明月倒影蘇河水面，游人漫步橋下，猶如置身夢境，美輪美奐，欄桿采用“月牙”雕刻的石欄桿，拱橋表面設(shè)置人文浮雕，如“顧曲周郎”、“赤壁之戰(zhàn)”，展現(xiàn)廬江渾厚的人文景觀，整體造型優(yōu)雅大氣，與周圍景觀融為一體。

2.2 主要結(jié)構(gòu)分析

橋梁按照A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件計(jì)算，采用《橋梁博士》有限元軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，探討橋梁在各種荷載作用下的應(yīng)力、內(nèi)力及位移，在滿足規(guī)范的要求下，求得理想的鋼束線型及配筋設(shè)計(jì)。

3 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算

3.1 持久狀況承載力極限狀態(tài)

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3362-2018）第5.1.2條的規(guī)定，橋梁構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算應(yīng)滿足：γ0S≤R

1）正截面承載力

最大彎矩及其對應(yīng)的抗力圖

跨中最大彎矩為95885.8KN.m，小于 承 載力117643.2KN.m，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

2）斜截面承載力

最大剪力及其對應(yīng)的抗力圖

支座處剪力最大值為14897.9KN，小于承載力20246.2KN，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

3）頻遇組合下正截面抗裂驗(yàn)算，正截面頂緣最小壓應(yīng)力2.24MPa，底緣最小壓應(yīng)力0MPa，無拉應(yīng)力，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

4）準(zhǔn)永久組合下正截面抗裂驗(yàn)算，正截面頂緣最小壓應(yīng)力3.82MPa，底緣最小壓應(yīng)力1.56MPa，無拉應(yīng)力，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

5）斜截面抗裂性能驗(yàn)算

按上文所提設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG3362-2018）當(dāng)中的第6.3.1條下面的第2款給出的規(guī)定，斜截面上的抗裂性能，對應(yīng)著混凝土構(gòu)件斜截面上的主拉應(yīng)力，驗(yàn)算期間必須滿足以下要求：

①全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

預(yù)制構(gòu)件σtp≤0.6ftk

現(xiàn)場澆筑（包括預(yù)制拼裝）構(gòu)件σtp≤0.4ftk

②A類和B類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

預(yù)制構(gòu)件σtp≤0.7ftk

現(xiàn)場澆筑（包括預(yù)制拼裝）構(gòu)件σtp≤0.5ftk

斜截面頂緣拉應(yīng)力在頻遇組合條件下的最不利值是：-1.28兆帕≤-1.32兆帕，說明其合乎規(guī)范要求。

斜截面最大拉應(yīng)力-0.50MPa，小于容許值-1.32MPa，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

6）驗(yàn)算構(gòu)件撓度，按上文所提設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG3362-2018）當(dāng)中的第6.5.3條給出的規(guī)定，在使用階段對受彎構(gòu)件的撓度進(jìn)行驗(yàn)算時，應(yīng)考慮由于長期荷載效應(yīng)而引起的影響。把混凝土構(gòu)件由于自重帶來的長期撓度有效消除后，最大的主梁撓度應(yīng)該保持在跨徑計(jì)算值的1/600以內(nèi)，在主梁自重被有效消除后，其撓度值最大為-9.496mm，滿足規(guī)范要求。

7）構(gòu)件的法向應(yīng)力，按上文所提設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG3362-2018）當(dāng)中的第7.1.5條下面的第1款給出的規(guī)定，預(yù)應(yīng)力受彎混凝土構(gòu)件在使用階段，其正截面上的壓應(yīng)力最大值，必須滿足以下規(guī)定：未開裂構(gòu)件σkc+σpt≤0.5fck 允許開裂構(gòu)件σcc≤0.5fck

頂緣最大應(yīng)力 14.67MPa，底緣最大應(yīng)力4.30MPa，均小于16.20MPa，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

8）構(gòu)件的主應(yīng)力，按上文所提設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG3362-2018）當(dāng)中的第7.1.6條文給出的規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在使用階段中，其構(gòu)件主壓應(yīng)力必須滿足以下規(guī)定：σcp≤0.6fck截面最大主壓應(yīng)力8.59MPa，小于19.44MPa，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

3.2 短暫狀況構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算

按上文所提設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG3362-2018）當(dāng)中的第7.2.8條給出的規(guī)定，截面邊緣位置上混凝土的法向應(yīng)力在構(gòu)件自重還有預(yù)應(yīng)力等多種施工荷載帶來的影響下，應(yīng)符合下列規(guī)定：壓應(yīng)力 σcct≤0.70fck’拉應(yīng)力 σctt≤0.70ftk’

1）驗(yàn)算應(yīng)力極限

位置施工階段 頂緣最大 底緣最大 容許值現(xiàn)澆 4.52 0.27 22.68張拉鋼束 4.90 5.03 22.68拆除支架 4.22 5.58 22.68二期鋪裝 6.92 3.99 22.68長期效應(yīng)6.90 3.98 22.68

通過驗(yàn)算，均滿足規(guī)范要求。

2）最小應(yīng)力驗(yàn)算

2.1.1 不同灌水量對啤酒大麥農(nóng)藝性狀及經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響 不同灌水量水平下甘啤6號的株高、穗長、千粒重、單株生物產(chǎn)量等性狀的考種結(jié)果如表2所示。灌水量對各農(nóng)藝性狀影響顯著。隨著灌水量的提高，株高、穗長、穗粒數(shù)極顯著的增加，在1 500 m3/hm2灌溉水平以上，株高、穗長、穗粒數(shù)均較好，其中以3 000 m3/hm2灌溉處理取得最高值；各處理千粒重差異顯著，以1 500 m3/hm2和2 250 m3/hm2灌溉水平最高，3 000 m3/hm2灌溉水平次之。經(jīng)濟(jì)系數(shù)最優(yōu)的是2 250 m3/hm2和1 500 m3/hm2灌溉水平處理分別高達(dá)53.4%，49.1%。

位置施工階段 頂緣最小 底緣最小 容許值現(xiàn)澆 -0.54 -2.28 -3.05張拉鋼束 4.90 5.03 -3.05拆除支架 4.22 5.58 -3.05二期鋪裝 6.92 3.99 -3.05長期效應(yīng)6.90 3.98 -3.05

通過驗(yàn)算，均滿足規(guī)范要求。

4 下部結(jié)構(gòu)計(jì)算

假定自承臺底起的豎向荷載都落在樁基上，樁基在正常情況下不需驗(yàn)算其抗傾、抗滑能力；在持力層不錯的地基中，計(jì)算樁基需要把路基填土荷載還有地下水位變動帶來的摩擦影響納入考慮。橋臺基樁頂部的最大反力值經(jīng)計(jì)算為2000KN，設(shè)計(jì)樁長16.5m滿足承載力要求。

5 結(jié)語

通過該實(shí)例的分析，類似單跨變截面拱腹梁橋通過配束能夠滿足承載力需求，構(gòu)件應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，城市橋梁景觀要求越來越高，該類異型橋梁的成功實(shí)踐，為后續(xù)城市景觀橋梁設(shè)計(jì)提供有力借鑒，成功的橋梁設(shè)計(jì)必須滿足城市發(fā)展和人們的生活需要。