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      重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋設(shè)計簡介

      2017-01-06 08:05:52蘇劍南王豐華
      公路交通技術(shù) 2016年6期
      關(guān)鍵詞:嘉陵江合龍橋墩

      蘇劍南,王豐華

      (招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司, 重慶 400067)

      重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋設(shè)計簡介

      蘇劍南,王豐華

      (招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司, 重慶 400067)

      重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋為135 m+270 m+135 m公軌兩用剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋。介紹該橋總體設(shè)計、各部分的構(gòu)造及施工方案,為同類橋梁設(shè)計提供參考。

      公軌兩用鋼桁梁橋;剛性懸索;橋梁設(shè)計

      1 工程概況

      重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋是曾家?guī)r大橋工程及軌道10號線的過江通道,位于黃花園大橋和牛角沱大橋之間,連接江北區(qū)和渝中區(qū)。該橋的建設(shè)將極大緩解嘉陵江過江交通瓶頸問題,有效緩解八一/向陽隧道、石黃隧道的交通擁堵,有利促進重慶軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè),是重慶市政府為實現(xiàn)重慶特大城市空間發(fā)展和城市化戰(zhàn)略目標(biāo)重要手段。該橋建成后的全貌如圖1所示。

      2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

      地震基本烈度:Ⅵ度。

      船撞力:2 500 t。

      上層公路交通:

      1) 道路等級:城市主干道。

      2) 行車速度:50 km/h。

      3) 荷載標(biāo)準(zhǔn):城-A級,人群荷載2.4 kPa[1]。

      下層軌道交通:

      1)軌道制式:雙向軌道交通,線間距5.4m,鋼輪鋼軌式。

      圖1 重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋效果圖

      2) 荷載標(biāo)準(zhǔn):地鐵As型車八輛編組,最大軸重150 kN。

      3) 剛度指標(biāo):軌道剛度指標(biāo)滿足鐵路規(guī)范要求[2]。

      3 設(shè)計關(guān)鍵點

      重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋是曾家?guī)r大橋工程的關(guān)鍵節(jié)點,其長270 m的主跨居國內(nèi)同類型橋梁跨徑之首。受軌道影響,該橋恒載大,結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜,故設(shè)計時對主桁節(jié)間布置、上下層橋面體系、加勁懸索布置范圍、主桁吊裝施工方案進行了細致考慮。

      4 總體設(shè)計

      4.1 橋跨布置

      重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋起于江北區(qū)龍湖春森彼岸,依次上跨北濱路、嘉陵江、渝中區(qū)嘉濱路、軌道2號線曾家?guī)r站,止于渝中區(qū)周公館。綜合考慮通航、施工和橋梁景觀要求,主橋采用135 m+270 m+135 m剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋,橋型布置立面如圖2所示。

      4.2 結(jié)構(gòu)體系

      因軌道10號線曾家?guī)r車站設(shè)置在重慶曾家?guī)r嘉陵江大橋P2墩兩側(cè)的下層橋面范圍內(nèi),且橋梁南岸邊跨范圍內(nèi)的軌道平面位于緩和曲線上,因此基于保證軌道運營安全,減小主梁在A3橋臺處縱向位移量,提高軌道伸縮縫使用耐久性的考慮,在該橋P2墩墩頂設(shè)置縱向固定支座,其余位置設(shè)置活動支座,支座最大噸位12 500 t。該橋結(jié)構(gòu)體系布置如圖3所示。

      圖2 橋型布置

      圖3 重慶曾家?guī)r嘉陵江大橋結(jié)構(gòu)體系布置

      4.3 橫斷面布置

      重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋上層橋面寬31.4 m,雙向6車道設(shè)計,具體布置為:2.0 m(人行道)+1.2 m(立柱保護區(qū))+0.5 m(防撞護欄)+11.0 m(行車道)+2.0 m(中間帶)+11.0 m(行車道)+0.5 m(防撞護欄)+1.2 m(立柱保護區(qū))+2.0 m(人行道)=31.4 m。該橋主梁橫斷面布置如圖4所示。

      該橋下層橋面全寬27.6 m,其中渝中側(cè)P2主墩兩邊各70 m下層橋面范圍內(nèi)為軌道10號線曾家?guī)r站站臺層。

      圖4 主梁橫斷面布置

      5 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

      5.1 主桁結(jié)構(gòu)

      重慶曾家?guī)r嘉陵江大橋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段三維模型如圖5所示。重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋主桁節(jié)間長12.2 m,桁片橫向中心距26.2 m,中心桁高12.788 m。根據(jù)受力和構(gòu)造需要,主桁采用了Q345qD和Q420qE兩種鋼材。上、下弦桿,腹桿和斜腹桿均采用閉口箱形截面,各桿件間采用整體節(jié)點板,且通過高強螺栓和拼接板對接連接[3]。

      5.2 上、下層橋面系

      上層正交異性橋面板板厚16 mm,采用縱橫梁布置的梁格體系支撐。梁格體系[4]如圖 5所示,每個節(jié)間由縱向6根縱梁和5根橫梁組成。其中,縱梁高1.2 m;橫梁分為節(jié)點橫梁和節(jié)間小橫梁,梁高分別為2.0和1.2 m,橫梁間距3.05 m。

      下層正交異性橋面板板厚14 mm。如圖 5所示,采用密橫梁體系支撐,橫梁高度1.5 m,縱向間距3.05 m。根據(jù)軌道橫向布置,下層橋面還設(shè)有4根軌道縱梁,縱梁梁高1.5 m。

      圖5 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段三維模型

      橋面系均采用Q345qD[5]材質(zhì)。橋面板和橫梁與上、下弦桿間分別采用現(xiàn)場焊接和高強螺栓連接。

      5.3 加勁懸索及剛性吊桿

      加勁懸索采用Q420qE鋼材,橋面以上高度約30 m,縱向長約148 m,采用閉口日字型截面,截面寬1.2 m,高2.4 m,對稱布置在立柱兩側(cè)。加勁懸索與上弦桿和墩頂立柱間均采用高強螺栓現(xiàn)場連接,如圖6所示。

      圖6 加勁懸索上下節(jié)點連接構(gòu)造

      剛性吊桿采用Q345qD鋼材,工字型截面,尺寸為1 200 mm×600 mm×12 mm;墩頂立柱采用Q420qE鋼材,閉口箱形截面,尺寸為2 000 mm×1 200 mm×50 mm。

      5.4 下部結(jié)構(gòu)

      墩身采用的“霧都之眼”造型,體現(xiàn)了曲線與直線交替運動的美學(xué)關(guān)系。由于橋墩采用全曲面弧線造型,故其交疊的弧度改變了單一的橋墩造型,且外輪廓內(nèi)收不僅更顯柔美,未來感十足,而且還與桁架形式剛?cè)岵?,使橋梁外觀極具特色和代表性。橋墩造型如圖7所示。

      橋墩結(jié)構(gòu)為空心薄壁墩,采用C40混凝土,表面采用混凝土防腐涂裝。橋墩高41.5 m。順橋向墩頂寬10.0 m,墩底寬9.0 m,墩頂17.5 m高度范圍內(nèi)采用外弧造型修飾;橫橋向外側(cè)為圓弧造型,墩頂寬33.0 m,墩底寬29.0 m。橋墩內(nèi)部采用橢圓形挖空,橢圓長軸半徑為16.0 m,短軸半徑為7.0 m。

      承臺與橋墩間設(shè)置墩座,采用C30混凝土。棱臺高1.5 m,棱臺上部尺寸為31 m×11 m,棱臺下部尺寸為34 m×14 m。

      主墩基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)。承臺平面尺寸為36.0 m×16.8 m,厚6.0 m,下面布置15根直徑2.8 m的鉆孔灌注樁。承臺及樁基礎(chǔ)均采用C30水下混凝土。

      圖7 橋墩造型

      6 主桁施工關(guān)鍵技術(shù)

      為避免阻礙嘉陵江航道正常通行,重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋主桁采用橋面吊機懸臂散拼施工,桿件最大吊裝重量89.9 t。主桁拼裝過程中,加勁懸索與上弦桿間的合龍、主桁中跨合龍是2個關(guān)鍵節(jié)點。因此,為保證主桁受力達到設(shè)計狀態(tài),擬在2個關(guān)鍵節(jié)點采取如下施工措施:

      1) 通過張拉臨時拉索來調(diào)整合龍口兩端桿件轉(zhuǎn)角和位移以實現(xiàn)加勁懸索與上弦桿間的無應(yīng)力合龍。臨時張拉力約1 240 t,臨時索安全系數(shù)2.0。加勁懸索合龍示意如圖8所示。

      2) 主桁中跨合龍是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),因此,通過壓重使主桁端部在A0和A3橋臺處分別下沉31和29 cm,使中跨“翹起”,以調(diào)整合龍口兩端桿件轉(zhuǎn)角和位移,實現(xiàn)無應(yīng)力合龍[6-8]。預(yù)偏補償懸臂端變形實現(xiàn)中跨合龍示意如圖9所示。

      如圖10所示,待中跨合龍后,拆除臨時拉索,移除邊跨壓重,在A0和A3橋臺處采用千斤頂豎向頂升主桁至設(shè)計標(biāo)高,頂升力分別為350和400 t。然后安裝永久支座,并用環(huán)氧砂漿對支座地腳螺栓進行錨固。待環(huán)氧砂漿達到設(shè)計強度后,逐漸卸載千斤頂,且當(dāng)千斤頂完全卸荷后,主桁在A0和A3橋臺處改為完全由支座支承,從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。

      圖8 加勁懸索合龍示意

      圖9 預(yù)偏補償懸臂端變形實現(xiàn)中跨合龍示意

      圖10 梁端頂升示意

      7 結(jié)束語

      重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋地處重慶市嘉陵江畔核心區(qū)域,建設(shè)條件復(fù)雜,景觀要求較高,受通航行洪限制,其主跨達到270 m,其跨徑位于國內(nèi)同類橋梁首位。該橋設(shè)計力求在盡量減小恒載的基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系來保證各桿件受力均勻,并通過預(yù)偏補償懸臂端變形的方法實現(xiàn)中跨合龍,以避免對嘉陵江航道和周邊環(huán)境的影響,極大降低了施工臨時措施費。重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋的建設(shè)將完善重慶市城市路網(wǎng)系統(tǒng),對于提升城市形象,緩解主城中北部交通擁堵,建立主城核心區(qū)域與北部新區(qū)的快捷聯(lián)系具有重要意義。

      [1]上海市政工程設(shè)計研究院.城市橋梁設(shè)計規(guī)范:CJJ 11—2011[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

      [2]鐵道第三勘察設(shè)計院.鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范:TB 10002.1—2005[S].北京:中國鐵道出版社,2005.

      [3]馮 沛,李鳳芹.濟南黃河公鐵兩用橋主橋結(jié)構(gòu)型式研究[J].鐵道工程學(xué)報,2010(8):67-72.

      [4]張 上,李鳳芹.石濟客運專線濟南黃河橋正交異性鋼橋面板設(shè)計研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2014(5):55-59.

      [5]趙興亞. 濱州黃河公鐵兩用大橋主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].橋梁建設(shè),2010(2):52-54,72.

      [6]孫玉祥,汪存書,蔡新民.預(yù)偏補償懸臂端位移在鋼桁架拱橋跨中無應(yīng)力合龍施工中的應(yīng)用[J].中國港灣建設(shè),2009(5):38-41.

      [7]王福敏,徐 偉,李 軍,等.特大跨徑鋼桁架拱橋設(shè)計技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2010.

      [8]周仁忠,徐國平,汪存書,等.重慶朝天門長江大橋施工控制關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中外公路,2010(1):119-125.

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      2016-07-04

      蘇劍南(1981-),男,重慶市人,碩士研究生,高工。

      1009-6477(2016)06-0038-05

      U448.21+1

      A

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