成安渝高速公路沱江特大桥方案设计.pdf

广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2013年3月 第3期 MAR 2013 No．3 1工程概况 沱江特大桥位于成安渝高速公路四川段，是该 高速公路唯一一座跨江特大桥，该桥跨越沱江，沱江 航道等级为Ⅴ级，河面宽200～420m，坡降0.024河 流蛇曲较为发育，曲折率2.24。 天然情况下枯期河槽 较窄，河宽不足50m；洪水期水流漫滩河宽增大到约 350m，下游养马河电站建成后，枯期壅水较多，桥位 处全年河宽均在300m以上，河槽常年水深8～10m。 本桥分左、右两幅修建，引桥桥面宽216.25m， 主桥桥面宽218m（含人行道），桥跨组合为［26 30（4828048）130］m，桥梁总长1066m，桥面 距水面高度为16m左右。 2主桥方案比选 基于航道等级、水文计算分析及初测桥位处的主 河槽断面形式， 设置280m主跨可满足通航及行洪 要求。80m桥跨较适应的结构型式主要有如下几种 2.1系杆拱桥 其优点为①拱脚推力可通过系杆平衡抵消，因 而基础可适应地质条件较差的地区；②桥面系结构 高度较小，桥下通视条件好。 其缺点为施工步骤繁 琐，需建造临时施工塔及缆索，施工期间钢材用量较 大，导致造价较高，运营期间养护费用也较高。 故不 推荐该方案。 其它类似桥型，如上承拱桥或中承拱桥，因不能 满足通航净空要求，不宜采用。 2.2矮塔斜拉桥 其结构介于梁桥与斜拉桥之间， 悬挂在塔上的 拉索与吊扣的主梁紧密协作，使主梁像多点弹性支承 的连续梁一样工作，在这个结构体系里，塔成为索、 梁两个基本构件协作受力的关键， 改变塔的高度就 会改变索、梁两个基本构件受力的协作关系，这就是 矮塔斜拉桥的本质，同时也成为最重要的特征之一。 其索面布置灵活， 可根据实际情况采用单索面或多 索面，若采用整体单索面，索塔布置于中央分隔带， 主、引桥衔接比较平顺，而且行车视野较开阔。 主梁 施工、构造类似于连续梁，但根部梁高较小，在满足 通航的前提下可降低纵坡，施工工艺成熟；矮塔斜拉 桥外观效果较好，但造价较连续梁稍高，该桥型具有 一定的比较价值。 2.3连续梁桥、连续刚构桥 其施工工艺成熟、结构受力明确、桥面车辆通视 情况良好、经济性优越，能较好地适应本项目的建设 成安渝高速公路沱江特大桥方案设计 李 峰 （广东泛珠技术咨询有限公司广州510623） 摘要介绍成安渝高速公路沱江特大桥主桥及引桥设计方案的选择过程，综合考虑了桥位环境、安全耐久、经济适用、施 工便利、协调美观等因素，最终选定实施方案，同时对主桥推荐方案结构设计作了详细论述，为类似桥梁设计提供参考。 关键词方案比选； 刚构-连续组合体系； 单箱双室； 悬浇施工 Plan Designing of the Tuojiang Large Bridge in Cheng-An-Yu Highway Li Feng （Guangdong Fanzhu Technology Constructing Co.，Ltd.Guangzhou 510623，China） AbstractThe article introduces the selecting of the design plan of the Tuojiang large bridge in Cheng-An-Yu highway. The final construction plan is decided by many factors such asbridge position，safety，durability，economic applicability，convenience for construction， artistic，etc. It expounds the recommended construction designing plan of major bridge detailedly. It provides reference to designing of sim- ilar bridges. Keywordsplan alternative；rigid frame and continuous combination system；one box with two rooms；cantilever casting 58 图1桥型立面示意图 訳推荐方案刚构-连续组合体系 訴比较方案矮塔斜拉桥 48m280m48m 402.5m （最高通航水位） 404.44m 404.44m 48m280m48m （常水位） 402.5m （常水位） （最高通航水位） 图2箱梁截面图 訳訴訵訶訷訸訹診註証髿鬀鬁鬂鬄鬅鬆蟆螈訞訩訪訫 訬設訮訯訰許訲ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫ①②③④ ⑤⑥⑦⑧⑨⑩訟訠訡訢訣訤訥訦訧訨 訳支点 訴跨中 3650 2 1800 2％ 65 140162.5150 65 5020 70 1100250100 443.67 461.67 45 70 28 73 28 70 45 25 18 498.33 480.33 70 10025025 150162.5140 65 3650 2 1800 2％ 45 160162.5160 45 5020 30 1100250 100 45 76 28 76 28 70 45 25 18240.33 30 10025025 160162.5160 45 240 480 258.33 203.67 221.67 18 18 （单位cm） 李 峰 成安渝高速公路沱江特大桥方案设计MAR 2013No．32013年3月第3期 特点。 该桥型具有外观简洁、造价低、安全适用等优 点，目前在国内都有成熟的设计、施工技术和经验。 连续刚构方案施工简便，也不需设置大吨位支座，但 本桥桥墩净高仅10.5m，对桥墩受力极为不利；连续 梁方案虽受力简明但存在多次体系转换，施工较为 繁琐； 而采用仅固结中主墩的刚构-连续组合体系 能较好地利用连续梁桥及连续刚构桥的优点，因此 该桥型有较好的应用价值。 经综合考虑，推荐方案为 （4828048）m刚构-连续组合体系， 比较方案为相 同跨径组合的矮塔斜拉桥，桥型立面如图1所示。 3主桥推荐方案结构设计 3.1上部总体设计 主桥上部结构采用 （4828048）m预应力混 凝土刚构-连续组合体系， 采用C50 混凝土，半幅桥宽18m。 主梁根部梁 高H根＝4.8m， 跨中及边跨端部梁高 H中＝2.4m，梁高变化采用2次抛物线， H根L＝1 16.667，H中L＝1 33.33。 3.2主梁节段划分 为使结构纵向受力均匀合理， 节段重量接近，方便挂篮施工操作。 纵向梁段划分为6.9m（边跨现浇段） 2.0m（合拢段）（73.5m43.0m） （11个悬浇段）5.0m（0梁段）。 箱梁 采用挂篮悬浇施工，其中0、1块采 用托架现浇施工， 合拢段采用合拢 吊架现浇施工， 边跨现浇段采用临 时墩支架现浇施工。 3.3主梁截面设计 主梁截面设计是影响结构受力合理性的主要因 素，跨径决定了梁高，桥宽决定了顶底板及腹板厚度， 鉴于目前国内已建同类桥梁中， 部分桥梁出现腹板 开裂、底板崩裂、跨中下挠等问题，究其原因除了施 工不当外，设计上也存在考虑不周的情况。为了避免 出现上述问题， 在方案设计阶段应重视截面构件计 算与分析，对构成截面的顶底板、腹板尺寸进行反复 的计算、分析及调整，以求达到更好的受力状态。 对 于18m宽的桥面，上部箱梁可选择单箱单室和单箱 双室截面形式。 单箱单室截面施工更简便但剪力滞 效应较为突出， 且由于底板跨度较大更容易出现崩 裂， 单箱双室截面能较好地缓解顶底板剪力滞效应 及腹板抗剪问题， 故采用单箱双室截面能获得更好 的耐久性。 本桥在方案设计阶段， 通过对截面尺寸多次调 整与计算，获取了较为理想的截面尺寸。截面采用单 箱双室，箱宽11.0m，两侧悬臂翼缘板宽3.5m，主梁 腹板厚度0块为70cm，1～3梁段为65cm，4梁段 为过渡段，5、6梁段为55cm, 7梁段为过渡段，8 13梁段为45cm。 主梁底板厚度变化采用2次抛物 线， 由根部厚70cm渐变到跨中30cm，0块底板厚 80cm。 主梁顶板厚度除0块为50cm外其余均采用 28cm。 顶板2横坡由腹板变化高度形成，底板保持 水平。 箱梁支点截面及跨中截面如图2所示。 3.4主梁预应力设计 主梁按全预应力构件设计，采用纵向、横向和竖 向三向预应力体系，均为钢绞线体系。 59 广东土木与建筑MAR 2013No．32013年3月第3期 3.5下部结构设计 下部结构的中主墩与主梁固结，两个边主墩与 主梁采用活动支座联系。 主墩均采用单肢薄壁箱形 墩，悬浇施工时为增加T构的稳定性，对于非固结 墩在0～1节段间增设临时支撑固结措施。 主墩横 桥向与箱底同宽11.0m，壁厚0.8m，顺桥向宽2.2m， 壁厚0.5m。 基础采用6根f1800钻孔灌注桩配3.5m 厚承台，承台平面为13.8m7.0m，在迎水面做成弧形 端头以减少水流阻力。 过渡墩采用2f1800双柱式 墩， 基础采用4根f1600钻孔灌注桩配2.5m厚承 台，承台平面为9.8m6.4m。 4引桥方案选择 由大量的工程实践统计可知， 跨径在20～40m 范围内的中小跨径装配式梁（板）结构比其他桥型更 能适应高速公路的特点。 由于本桥引桥最大墩高不 超过13m，故引桥跨径组合拟定在20～30m之间。 此 跨径区间在高速公路上常用的梁型有空心板梁、 T梁及组合小箱梁，这3种梁型均具有技术成熟、制 作标准化、系列化、施工装配化、工期可控、施工质量 易控、造价经济等优点。 考虑到洪水期泄洪要求，引 桥选用30m跨径更为合适，空心板桥跨一般最大跨 径为20m，故不适合用于该引桥。30m小箱梁为闭口 截面，施工工艺稍繁琐，因此选择30m的T梁作为引 桥上部结构，下部结构采用双柱式墩较为经济适用。 5结束语 通过沱江特大桥方案设计， 可以看出对于跨江 特大桥，其方案设计需要综合考虑到桥位环境、安全 耐久、经济适用、施工便利、协调美观等诸多因素，同 时需对假定的主体结构尺寸经过反复论证才能获得 较佳方案。 参考文献 ［1］ 鲍卫刚，周永涛等编著.预应力混凝土梁式桥梁设计施 工技术指南［M］.北京人民交通出版社，2009 ［2］ 王文涛.刚构-连续组合梁桥［M］.北京人民交通出版 社， 1997 ［3］GB 50139-2004内河通航标准［S］ 4结论 利用动网格技术，对某轻轨站列车快速过站进 行了CFD数值模拟，得到了屏蔽门关闭列车单向快 速过站时不同时刻站台屋盖表面的压力分布，具体 结论如下 ⑴列车单向快速过站对屋盖上表面压力分布 影响不明显，较大的风力主要出现在屋盖顶部开口 边缘的局部部位，围护结构设计时需加以考虑，屋盖 上表面最大风压力33.63Pa，最小负风压力-72.50Pa。 ⑵列车单向快速过站对屋盖下表面的压力分 布影响明显，且波及范围较大，在屋盖表面形成了正 负交替的压力分布，压力绝对值略大，在主体结构与 围护结构设计时应考虑这一影响。 屋盖下表面最大 正风压103.32Pa，最小负风压-120.31Pa。 ⑶利用CFD数值模拟方法可对列车快速过站 进行全过程模拟，可对设计人员提供有价值的参考 数据。 参考文献 ［1］ 贺德馨.风工程和工业空气动力学［M］.北京国防工业 出版社，2006 ［2］ 王丽慧，吴喜平.地铁活塞风对车站环控速度场的影响 ［J］.地下空间与工程学报，2007（3） ［3］ 张兆杰.高速列车隧道空气动力学三维数值仿真系统的 开发与应用［J］.西南交通大学硕士论文，2006 ［4］ 李志伟，梁习锋，周丹.快速集装箱平车在明线和隧道内 会车时的气动性能［J］.中南大学学报（自然科学版）， 2008（5） （上接第57 页） 60