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      鎮(zhèn)江金山湖西津?yàn)尘坝^橋方案設(shè)計(jì)

      2019-11-23 06:00:32張大超余永進(jìn)
      城市道橋與防洪 2019年11期
      關(guān)鍵詞:橋型拱形橋臺(tái)

      張大超,余永進(jìn)

      (鎮(zhèn)江市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,江蘇 鎮(zhèn)江212000)

      0 引 言

      近年來隨著城市的快速發(fā)展,城市橋梁在滿足基本的交通功能之外,人們對(duì)橋梁建設(shè)提出了更高的要求,城市橋梁被賦于新的景觀意義。

      2016 年7 月,交通運(yùn)輸部發(fā)出《關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》,我國及江蘇省根據(jù)該意見要求,將加塊推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的建設(shè)。

      1 工程概況

      1.1 區(qū)域位置

      項(xiàng)目位于鎮(zhèn)江北部濱水區(qū),跨越現(xiàn)狀運(yùn)糧河,連接西津?yàn)车貕K與外部市政道路(見圖1)。

      圖1 區(qū)域位置圖

      橋位處河口寬度約60 m,西側(cè)為現(xiàn)狀新河西岸路,交叉口距河道擋墻處約35 m,上游約200 m處有一提籃拱橋。

      1.2 水文、地質(zhì)條件

      鎮(zhèn)江位于長江與大運(yùn)河的交匯處,金山湖位于江蘇省鎮(zhèn)江市金山風(fēng)景區(qū)的西北側(cè)。

      運(yùn)糧河與金山湖連通,長江與金山湖直接聯(lián)系,歷史最高洪水位為6.48 m(黃海高程),常水位3.85 m(黃海高程)。

      根據(jù)地勘資料顯示,該場(chǎng)地范圍表層有較厚的②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,厚度達(dá)20 m 左右。

      1.3 技術(shù)指標(biāo)

      (1)道路等級(jí):城市支路。

      (2)設(shè)計(jì)車速:20 km/h。

      (3)設(shè)計(jì)荷載:汽車荷載,城-B 級(jí)。

      (4)抗震要求:基本烈度Ⅶ度,動(dòng)加速度峰值0.15g。

      (5)通航功能:3 m 凈高(常水位下滿足游船通過)。

      2 橋梁總體設(shè)計(jì)方案

      2.1 我國橋梁景觀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

      目前我國橋梁景觀設(shè)計(jì)存在一些誤區(qū):一是橋梁“外包”式設(shè)計(jì),橋梁景觀僅是對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的后期包裝;二是橋梁景觀的“偽橋型”,如梁橋加上斜拉索、懸索或蝴蝶拱等裝飾構(gòu)件。

      2.2 橋型選擇

      該橋應(yīng)與西津?yàn)尘皡^(qū)總體規(guī)劃融合,橋型應(yīng)考慮以下限制因素:

      (1)橋梁宜采用外觀輕盈、建筑體量較小的結(jié)構(gòu)型式,橋面以上結(jié)構(gòu)高度不宜超過8 m。

      (2)橋位處水面寬42 m,從通航及景觀角度考慮水中不宜設(shè)置橋墩。

      (3)接線道路起點(diǎn)現(xiàn)狀標(biāo)高較低(6.6 m),設(shè)計(jì)洪水位較高(6.48 m),接線長度較短(35 m)。

      (4)接線縱坡不大于3.5%(非機(jī)動(dòng)車通行)。

      綜合上述限制條件,該橋型方案結(jié)構(gòu)高度宜控制在1.2 m 以內(nèi)。本文結(jié)合經(jīng)濟(jì)、美學(xué)等指標(biāo),提出以下三種橋型方案。

      2.2.1 方案一——三角形鋼桁架橋

      鋼桁架橋在減小梁高、降低自重、縮短接線長等方面有顯著優(yōu)勢(shì),在特定限制條件下,該橋型通常會(huì)成為既經(jīng)濟(jì)又美觀的合理選擇。例如建于1907 年的上海外白渡橋目前保存完好,且已成為上海的標(biāo)志景觀之一。

      方案一為單跨三角形鋼桁架橋,跨徑62 m。上部主桁架采用帶豎桿的華倫三角形腹桿體系,節(jié)間長5 m,主桁高5.6~7.4 m,高跨比為1/11.0,主桁架中心距11.7 m,寬跨比1/4.66,上下弦桿選用箱形斷面。橋面鋼箱梁寬18 m,截面高度1 m。橋臺(tái)為一字形橋臺(tái),樁基礎(chǔ),樁徑1.2 m(見圖2、圖3)。

      圖2 總體布置圖(方案一)(單位:cm)

      圖3 橋型效果圖(方案一)

      2.2.2 方案二——拱形鋼桁架橋

      借鑒地中海馬耳他瓦萊塔大港口新圣埃爾莫防洪堤人行橋設(shè)計(jì)思路,在方案一的基礎(chǔ)上,優(yōu)化鋼桁架建筑高度及線形。

      方案二采用單跨拱形鋼桁架橋,跨徑62 m。上部主桁架采用經(jīng)典拱形鋼桁架,節(jié)間長5 m,主桁高2.0~5.5 m,高跨比1/11.3。主桁架中心距11.7 m,寬跨比1/4.66,上下弦桿選用箱形截面,橋面鋼箱梁,寬18 m,截面高度1.2 m。橋臺(tái)為一字形橋臺(tái),樁基礎(chǔ),樁徑1.2 m(見圖4、圖5)。

      圖4 總體布置圖(方案二)(單位:cm)

      圖5 橋型效果圖(方案二)

      2.2.3 方案三——鋼槽梁

      槽形梁結(jié)構(gòu)高度取決于其橫向跨度,縱向跨度對(duì)其影響較小。槽形梁具有建筑高度小、空間利用率高、阻止車輛外翻等優(yōu)點(diǎn)。

      方案三采用三跨簡支鋼槽形,跨徑組合7 m+48 m+7 m。上部腹板主梁高2.5 m,寬1.5 m,腹板間距11.5 m;橋面鋼箱梁寬18 m,高0.95 m,梁底寬13.8 m。下部橋墩采用雙柱式橋墩,橋臺(tái)采用輕型橋臺(tái),樁基礎(chǔ),樁徑1.2 m(見圖6、圖7)。

      圖6 總體布置圖(方案三)(單位:cm)

      圖7 橋型效果圖(方案三)

      表1 為方案二與方案一、三的比較,與橋位處西津?yàn)车貕K規(guī)劃風(fēng)格一致,景觀風(fēng)格好,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理。故推薦方案二——拱形鋼桁架橋。

      表1 橋型方案比較

      3 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

      采用midas Civil 軟件建立拱形鋼桁架橋(方案二)全橋三維模型,鋼桁架橋節(jié)點(diǎn)桿件選用桿單元模擬,橋面梁采用梁單元模擬,橋面鋪裝、護(hù)欄等二期荷載簡化為均布荷載加載在相關(guān)梁單元上,從施工階段至運(yùn)營各階段進(jìn)行仿真模擬分析。

      根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D64—2015)相關(guān)條文要求,對(duì)鋼桁架橋進(jìn)行以下分析計(jì)算。

      3.1 橋梁強(qiáng)度計(jì)算

      按承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算鋼桁架橋強(qiáng)度,計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

      表2 主桁架強(qiáng)度計(jì)算

      表3 橋面鋼箱梁強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算結(jié)果

      由表2、表3 可見,鋼桁架橋上部各構(gòu)件強(qiáng)度均能滿足規(guī)范要求。

      3.2 橋梁疲勞計(jì)算

      根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D64—2015)第5.5.1 條規(guī)定,承受汽車荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件與連接,應(yīng)按疲勞細(xì)節(jié)類別進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。該橋鋼箱梁疲勞荷載選用計(jì)算模型Ⅰ。經(jīng)計(jì)算,構(gòu)件最大正應(yīng)力幅、剪應(yīng)力幅分別為56. 8 MPa、7. 3 MPa,均能滿足規(guī)范要求。

      4 結(jié) 語

      當(dāng)前越來越多的橋梁建設(shè)不再過度關(guān)注交通功能,而是對(duì)橋梁景觀功能提出了更高的要求。只有在橋梁工程建設(shè)全過程中引入景觀設(shè)計(jì)概念,在安全、適用、經(jīng)濟(jì)、耐久的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新,考慮橋位處地形、地貌及人文,才能使橋梁具有獨(dú)特的風(fēng)格。

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