情久河大橋(52+96+52)m連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)

李英森，龔亞軍

(1.中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000；2.中鐵二院貴陽(yáng)勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550002)

情久河大橋(52+96+52)m連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)

李英森1，龔亞軍2

(1.中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000；2.中鐵二院貴陽(yáng)勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550002)

貴陽(yáng)市久永線長(zhǎng)至永溫線段的情久河大橋采用了連續(xù)剛構(gòu)的形式。將詳細(xì)介紹情久河大橋的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造、靜力計(jì)算、施工方法等，并將通過(guò)動(dòng)力檢算分析檢驗(yàn)該橋的運(yùn)營(yíng)效果。

鐵路橋；連續(xù)剛構(gòu)箱梁

1 工程概況

為了方便情久河兩岸的交通，貴陽(yáng)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(dá)到1 210～1 390 m，自然坡度已經(jīng)達(dá)到了20°～70°，再加上峽谷坡面被許多茂密林木覆蓋，因此，設(shè)計(jì)師主要采用了2×24簡(jiǎn)支、T梁+1×32簡(jiǎn)支、T梁+(52+96+52) m、連續(xù)剛構(gòu)+2×32、簡(jiǎn)支T梁+3×24、簡(jiǎn)支T梁來(lái)構(gòu)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(lái)構(gòu)跨越情久河河道。

情久河大橋的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：首先，120 km/h為列車行駛的最大速度，并且單縫為無(wú)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(shè)計(jì)的活載為中一活載；并且地震動(dòng)峰值的加速度必須小于0.05 g。

2 情久河大橋的主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 主梁構(gòu)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(gòu)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(shè)置為10 m和9.7 m長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為60×20 cm。完成以上工作后，就需要在箱梁剛構(gòu)墩頂和邊支點(diǎn)的位置都放置厚度為110 cm的橫隔板，而橫隔板又需要設(shè)置一個(gè)200 cm×130 cm的進(jìn)人洞,邊支點(diǎn)的橫隔板則需要設(shè)置一個(gè)110 cm×120 cm的進(jìn)人洞?？傮w來(lái)說(shuō)，梁段可以劃分成51個(gè)節(jié)段，其中0#段的長(zhǎng)度為12 m；1#段則為3 m；而2～5#段為3.5 m；6～11#段的長(zhǎng)為4.0 m；而12 號(hào)段是中跨合龍段，長(zhǎng)短僅為2.0 m；13#段是邊跨現(xiàn)澆段，長(zhǎng)度為5.7 m。此外，中間關(guān)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(gòu)墩構(gòu)造

情久河大橋的兩個(gè)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(shí)，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(shè)計(jì)為1∶0，而橫橋向的坡度為16∶1(35∶1),橋墩墩底設(shè)置有2.5 m的實(shí)體段。

2.3 預(yù)應(yīng)力體系

在全預(yù)應(yīng)力理論設(shè)計(jì)中，大橋梁部的頂、底和腹板的縱向預(yù)應(yīng)力的鋼束采用的都是高強(qiáng)度、低松弛的12-φ15.2鋼絞線，并且配用了OVM15-12型的錨具和內(nèi)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(jìn)行張拉。

而大橋粱部的頂板橫向預(yù)應(yīng)力的鋼束則采用的是高強(qiáng)度且低松弛的2-φ15.2鋼絞線，同時(shí)配用了BM15-2和BM15P-2型的錨具和內(nèi)、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(shí)采用了單端張拉、張拉、錨固端三種方式交錯(cuò)設(shè)置。此外，墩梁結(jié)合部布置了一定數(shù)量橫向預(yù)應(yīng)力鋼束。

大橋梁體豎向預(yù)應(yīng)力的鋼筋使用的螺紋鋼筋直徑為25 mm，并且它的型號(hào)為PSB830，還采用了JLM-25型的錨具和內(nèi)徑為35 mm的鐵皮管成孔。在每道腹板的位置還設(shè)置了一根豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，并且順橋向布置的間距為50cm。而墩梁結(jié)合部的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋會(huì)適當(dāng)加長(zhǎng)，設(shè)置需要長(zhǎng)短交錯(cuò)。

2.4 箱梁主體施工方法

第一種方法是先施加頂推力，再進(jìn)行合攏中跨，最后對(duì)邊跨的不平衡段進(jìn)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?yàn)樗抢弥Ъ芑蛲屑茉诙枕攲?duì)0#段對(duì)施工箱梁進(jìn)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(yù)壓的，從而利用掛籃依次對(duì)稱，進(jìn)行梁段施工。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

3.1 設(shè)計(jì)荷載及計(jì)算參數(shù)

(1)混凝土的設(shè)計(jì)。

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(dá)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(shí)的極限抗拉強(qiáng)度可達(dá)到3.30 MPa，且極限抗壓強(qiáng)度達(dá)到37.0 MPa。但是因?yàn)榄h(huán)境相對(duì)濕度為60% ，所以按5 d計(jì)算混凝土平均加載齡期，而按1 500 d計(jì)算終極齡期。

(2)預(yù)應(yīng)力鋼筋。

情久河大橋的縱、橫向預(yù)應(yīng)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(shí)，一端錨具回縮6 mm。大橋的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉應(yīng)該控制在 0. 9 fpk ，此時(shí)，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(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定喇叭管和錨圈口所產(chǎn)生的應(yīng)力損失，并且在確定之后，施工單位會(huì)修正張拉噸位來(lái)補(bǔ)償這方面造成的損失，但是無(wú)論在何種情況下，該項(xiàng)損失的補(bǔ)償值都不應(yīng)該超過(guò)0. 07 fpk。

(3)恒載。

情久河大橋的恒載包括結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備預(yù)加力、基礎(chǔ)變位影響力、自重等等，其中大橋橋面附屬設(shè)施二期恒載集度達(dá)到了71 kN/m。

(4)溫度力。

整座情久河大橋?qū)⒁?0升降溫，這時(shí)，不需要考慮混凝土收縮造成的影響，因?yàn)榛炷恋木€膨脹系數(shù)為0.000 01，對(duì)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(dòng)力系數(shù)為1. 15。

(6)基礎(chǔ)不均勻沉降。

情久河大橋的橋基差不多都搭在弱風(fēng)化巖層上,并且相鄰兩橋墩基礎(chǔ)不均勻沉降值達(dá)到0. 1 cm，因此，基礎(chǔ)變位引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力必須以50%進(jìn)行內(nèi)力組合。

(7)支座摩阻力及制動(dòng)力。

由于大橋的制動(dòng)力作用于梁端，并且按照剛度分配了各個(gè)支點(diǎn)，因此，邊支點(diǎn)所承受的制動(dòng)力不能大于支座摩阻力，否則按照支座摩阻力計(jì)算。

(8)施工臨時(shí)荷載。

施工的臨時(shí)荷載使用的是包括工機(jī)具、人員等在內(nèi)的施工掛籃，并且每套計(jì)為600 kN。

(9)動(dòng)力計(jì)算。

情久河大橋采用了“MIDAS-civil”程序來(lái)建立空間桿系有限元模型，并且將梁、墩及基礎(chǔ)看做一個(gè)整體來(lái)計(jì)算連續(xù)剛構(gòu)的自振頻率。其中的荷載按集中質(zhì)量法進(jìn)行三維轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)，二期的恒載也轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，然而，考慮到樁基礎(chǔ)的影響，將基礎(chǔ)部分轉(zhuǎn)化為門式桿件。

3.2 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 大橋梁部結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算數(shù)據(jù)表

4 結(jié)束語(yǔ)

保證梁體橫向剛度要求是該方案中的難點(diǎn)，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(gòu)墩墩身的剛度會(huì)嚴(yán)重影響到大橋結(jié)構(gòu)的整體剛度。情久河大橋在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)剛構(gòu)主墩的橫向內(nèi)外坡進(jìn)行了多種坡度比較，并且從墩身受力、墩身圬工量及結(jié)構(gòu)整體橫向剛度三個(gè)方面來(lái)確定墩身的合理坡度。確定了梁高及墩身構(gòu)造后，再通過(guò)梁體縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線和豎向預(yù)應(yīng)力筋來(lái)滿足梁體內(nèi)力要求。

[1] 鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范(TB10002D1-2005)[S].

[2] 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)工作。

U442

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：1008-3383(2017)07-0126-02