大跨径预应力混凝土连续刚构桥设计

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大跨径预应力混凝土连续刚构桥设计　　摘要：四川省仪陇县新政嘉陵江二桥主桥采用（95+170+95）米应力混凝土连续刚构桥。本文简要介绍了该桥的总体设计、主桥结构设计及计算分析等方面的内容。通过该桥设计，并结合连续刚构桥的结构特点，提出了连续刚构桥设计过程中应注意的问题。关键词：嘉陵江二桥；连续刚构；结构设计中图分类号：U416.216+.1文献标识码：A1前言新政嘉陵江二桥工程位于仪陇县新政水电站下游3.8公里，新政嘉陵江一桥上游2公里，是仪陇县总体规划布局中的重要组成部分，其路线起点位于渔田街与学府路交口，与现状渔田街道路顺接，向西跨越滨江大道及嘉陵江后，与在建的仪陇连接线相接，是新政主城区与西侧中部组团联系的重要交通通道。终点位于在建仪陇连接线交叉口处。路线全长1.810公里。本项目采用一级公路（兼顾市政道路功能）设计标准；汽车荷载采用公路-Ⅰ级；设计行车速度为60公里/小时。2桥梁总体设计5 本项目桥梁跨越嘉陵江。根据桥位处地形、地质、水文、水利、河道、通航规划等建设条件以及上、下游现有桥梁等构造物设置情况，并考虑跨越现有滨江大道的净空需要，新建新政嘉陵江二桥主线桥梁总体跨径布置为：4.0m(桥台)+(2x30+37+30)m+2x30m+3x30m+(95+170+95m)m+4.0m(桥台)。桥梁全长645.0米，其中主桥长360米。桥梁总体布置如图1所示：图1：桥梁总体布置图主桥横断面布置为:2.25m（人行道）+10.75m（机动车道）+1m（中央分隔带）+10.75m（机动车道）+2.25m（人行道），全宽27m，为双向六车道，按双幅进行设计。3主桥结构设计3.1主桥上部5 主桥跨径布置为（95+170+95）m，全长360m，为预应力混凝土变截面连续刚构桥。主梁箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，箱梁分左右幅，单幅顶宽13.49m，箱底宽7.5m，箱梁顶板设置成1.5%的单向横坡，顶板横坡由腹板变高形成。箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高4.2m，箱梁根部断面和墩顶0号梁段高为10.6m。从中跨跨中至箱梁根部，箱梁以1.8次抛物线变化。箱梁腹板在墩顶范围内厚1.1m，从箱梁根部至跨中梁段腹板厚由0.9m渐变至0.5m。箱梁底板厚除0号梁段横隔板范围内为1.4m外，其余底板厚从箱梁根部截面的1.1m厚，以1.8次抛物线变至跨中截面0.32m厚。3.2主桥下部主墩设置在嘉陵江主河槽两边，满足单孔双向的通航要求。为适应梁体纵向位移、减小墩身刚度，主墩设计采用双薄壁柔性墩。墩身厚度1.6m、横向宽9.0m，双壁墩中距7.4m。为减小墩身阻水，改善水流形态，在墩身上、下游设置圆形分水尖。墩身置于承台上，承台长17.3m，宽12.8m，厚5.0m，承台下设3m厚C25封底混凝土。承台下为12根直径2.0m钻孔灌注桩。过渡墩采用实体墩接承台、群桩基础，墩宽3.5m，承台长12.8m，宽8.3m，承台厚3.0m，桩基础直径2.0m，为钻孔灌注桩。4主桥结构计算分析4.1计算程序及计算模型总体结构计算：MIDASCivil2012，校核验算：桥梁博士V3.1.0。采用MIDASCIVIL2012进行结构计算，建立空间有限元模型。全桥共分为176个单元，196个节点。主桥计算模型如图2所示：图2：主桥计算模型图4.2计算参数5 混凝土：C55混凝土fck=35.5MPa，ftk=2.74MPa，Ec=3.55x104MPa；C40混凝土fck=26.8MPa，ftk=2.40MPa，Ec=3.25x104MPa；预应力钢束采用ΦS15.2规格，钢绞线标准强度fpk=1860MPa，设计强度fpd=1260MPa，弹性模量Ey=1.95×105MPa，张拉控制应力σcon=1395MPa，塑料波纹管孔道摩擦系数μ=0.17，管道偏差影响系数k=0.0015，一端锚具变形及回缩值均为6mm。恒载：一期恒载包括主梁自重，按实际断面计算，横梁按均布荷载计算。二期恒载包括桥面铺装、防撞护栏、人行道板等。活载：汽车为公路-I级，人群活载取2.875KN/m2。温度荷载：体系升温25℃，体系降温-25℃，按10cm沥青铺装考虑，混凝土主梁温差采用非线性梯度温度14℃、5.5℃、0℃，同时按规范计入温度负效应。基础变位：过渡墩基础沉降1.0cm，主墩基础沉降2.0cm。船舶撞击力（DWT:1000t）：顺桥轴方向，通航桥跨一侧650kN，横桥轴方向，桥墩上游端800kN。4.3主要计算结果（1）箱梁结构验算5 通过对结构持久状况极限状态承载能力验算，短期效应荷载组合正截面及斜截面主拉应力抗裂验算，持久状况截面正应力及主应力验算，短暂状况截面应力验算以及结构刚度等验算，结果均满足规范要求。（2）双薄壁墩验算承载能力极限状态下单桩桩顶力为14098KN。主墩在正常使用极限状态下最大裂缝宽度为0.154mm5