西寧市南川申寧路大橋總體設(shè)計(jì)

劉 亮

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院集團(tuán)第十市政設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 項(xiàng)目概況

西寧申寧路大橋位于南川片區(qū)，為連接南川東路與時(shí)代大道的城市次干路。該項(xiàng)設(shè)計(jì)為五跨高度變化的梁式結(jié)構(gòu)，跨徑布置為45 m+55 m+75 m+55 m+45 m=275 m，橋?qū)?0 m。主橋橫斷面布置為單箱六室斷面，邊跨跨中梁高2.2 m，次變跨跨中梁高2.2 m，中跨跨中梁高2.5 m，PM0 及PM5 處梁高為5.0 m，PM1 及PM4 處梁高為6.0 m，PM2 及PM3 處梁高為6.5 m，基礎(chǔ)均采用鉆孔樁，機(jī)械成孔方式，上部結(jié)構(gòu)施工方法為滿堂支架施工[1]。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 道路等級

城市次干路。

2.2 計(jì)算行車速度

V=30 km/h。

2.3 橫向布置

橋梁：4.5 m（人行與非機(jī)動(dòng)車道）+3.0 m（綠化帶）+15 m（車行道）+3.0 m（分隔帶）+4.5 m（人行與非機(jī)動(dòng)車道）=30.0 m。

2.4 橋梁橫坡

橋梁為雙向1.5%橫坡。

2.5 航道要求

無通航凈空要求。

2.6 車行道寬度

專用道：3.75 m。

2.7 荷載等級

城-A 級。

2.8 設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

100 a 一遇。

2.9 100 a 一遇流量

Q1%=340 m3/s。

2.10 100 a 一遇水位

H1%=2365.560。

2.11 橋梁安全等級

按照城市橋梁規(guī)范及相關(guān)參數(shù)取值，該項(xiàng)目定義為一級。

2.12 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與使用年限

均為100 a。

2.13 抗震設(shè)計(jì)

橋址為七度區(qū)，按照八度設(shè)防設(shè)計(jì)。

3 橋梁總體設(shè)計(jì)

該項(xiàng)設(shè)計(jì)采用側(cè)面飄帶形式裝飾的大箱梁，跨徑布置為45 m+55 m+75 m+55 m+45 m，橋梁全長288 m，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬度30 m，橋墩采用柱式墩，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。墩底橫向長度3.5 m，縱橋向?qū)挾?.5 m，橋墩側(cè)面以棱臺形式進(jìn)行裝飾[2]。總體立面見圖1 所示。圖2 為橋梁效果圖。

圖1 結(jié)構(gòu)總體立面圖（單位：m）

圖2 橋梁效果圖

4 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 總體設(shè)計(jì)

該項(xiàng)設(shè)計(jì)采用側(cè)面飄帶形式裝飾的大箱梁，鑲嵌六邊形鋼柱，橋臺采用一字墻結(jié)構(gòu)，橋墩采用柱式墩。橋梁側(cè)面采用混凝土裝飾板與六邊形鋼柱。橋梁外形貌似波浪起伏，與周圍生態(tài)景觀很好地相融合。

4.2 下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)

橋墩采用柱式墩，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。墩底橫向長度3.5 m，縱橋向?qū)挾?.5 m，橋墩側(cè)面以棱臺形式進(jìn)行裝飾。橋墩基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)；承臺形狀為矩形，長度30 m，寬度6.5 m，厚度2.5 m，每承臺12 根鉆孔灌注樁，樁徑1.5 m；橋臺采用一字墻，橋臺承臺橫橋向?qū)挾?1 m，縱橋向?qū)挾?.5 m，厚度為2.5 m，每臺12 根鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑1.5 m。

4.3 上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)為大箱梁，側(cè)面帶有混凝土與鋼結(jié)構(gòu)裝飾，跨徑布置為45 m+55 m+75 m+55 m+45 m，橋?qū)?0 m，橋梁上部結(jié)構(gòu)一幅設(shè)計(jì)，總共設(shè)有七道腹板，六個(gè)箱室，橋梁結(jié)構(gòu)寬度29.80 mm，懸臂長度2.10 m，懸臂端部厚0.22 m，根部厚度0.5 m，箱梁跨中梁高2.5 m，次邊跨及邊跨跨中梁高2.2 m，跨中截面頂板厚0.25 m，底板厚0.25 m，腹板厚度0.4 m，支點(diǎn)截面底板加厚至0.5 m，腹板加厚至0.6 m，箱梁支點(diǎn)位置設(shè)置橫梁，跨中設(shè)置橫隔板，截面變化曲線按二次拋物線漸變。箱梁縱向主梁采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，側(cè)面飄帶采用混凝土板結(jié)構(gòu)，線形為空間變化的曲線，斜率為不變的控制值[3]。

4.4 支座

橋梁處于高烈度區(qū)，故該項(xiàng)設(shè)計(jì)選用抗震支座。其性能應(yīng)在支座到達(dá)現(xiàn)場之后，由相關(guān)單位進(jìn)行性能試驗(yàn)，并出具相關(guān)的合格報(bào)告之后方能使用。尤其要對其承載力、螺栓強(qiáng)度、轉(zhuǎn)角進(jìn)行核對[4]。

5 總體空間計(jì)算分析

該項(xiàng)研究主要通過荷載模擬，以及邊界模擬的方式開展。主要考慮荷載有一期恒載、二期恒載、溫度、收縮徐變、車道荷載、人群荷載、沖擊系數(shù)、不均勻沉降、裝飾飄帶荷載、裝飾六邊形鋼柱荷載。

以下數(shù)據(jù)均為最不利工況下的取值（見圖3～圖8）。

圖3 運(yùn)營階段空間靜力分析計(jì)算圖示

圖4 基本組合彎矩圖

圖5 抗剪圖示

圖6 抗裂分析（一）圖示

圖7 抗裂分析（二）圖示

圖8 抗裂分析（三）圖示

綜上數(shù)據(jù)及分析可以得到：頻遇組合σst-σpc=0.275 MPa＜0.7 ftk=1.86 MPa，滿足規(guī)范要求。

準(zhǔn)永久組合σlt-σpc=-0.046 MPa ＜0，滿足規(guī)范要求。

σtp=1.07 MPa ≤0.5 ftk=1.33 MPa，滿足規(guī)范要求。

σkc+σpt＝13.37 MPa≤0.5 fck=16.20 MPa，滿足規(guī)范要求。

σpe+σp ＝1180.62 MPa ≤0.65 fpk=1209 MPa，滿足規(guī)范要求。

σcp=13.37 MPa≤0.65 fpk=19.44 MPa，滿足規(guī)范要求。

σcp=13.37 MPa≤0.65 fpk=19.44 MPa，滿足規(guī)范要求[5-7]。

該項(xiàng)抗裂分析未包含豎向預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，設(shè)計(jì)中將豎向預(yù)應(yīng)力作為結(jié)構(gòu)的安全儲備而存在。

通過對規(guī)范數(shù)值與該項(xiàng)設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，模型中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)均在規(guī)范容許范圍之內(nèi)，且該項(xiàng)荷載的取值，以及邊界選取為不利工況下的，故該項(xiàng)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果為可靠的。

6 結(jié)論

本文通過空間有限元分析軟件對五跨連續(xù)梁抗彎、抗剪及抗裂進(jìn)行了分析，主要研究結(jié)論如下：

（1）該橋梁支點(diǎn)梁高偏高，故橫梁橫向不需要設(shè)置預(yù)應(yīng)力。

（2）邊跨端橫梁高于邊跨跨中梁高，主要是考慮外形裝飾需要。

（3）多跨連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力損失較大，設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮計(jì)入。

（4）該項(xiàng)目五跨連續(xù)梁在次邊跨范圍內(nèi)任意工況下不出現(xiàn)正彎矩，均為負(fù)彎矩。