凤凰港桥景观平台设计

陶 兴，戴佳阳，徐 俊

（上海市政交通设计研究院，上海市 200030）

1 工程概况

凤凰港桥为孝感市临空经济区陈天大道上的一座桥梁，东西走向，路线与河道交角约66°，桥位处河道上口宽约45 m，无通航要求，河道常水位20.1 m，最高洪水位22.5 m。其主桥为8×32.7 m的预应力混凝土简支变连续小箱梁结构，为与桥位附近景点“凤凰台”相呼应，也为方便游客休息、观景，在凤凰港桥靠凤凰台侧设置人行观景台一座，结构采用两跨曲线连续钢箱梁，索塔装饰，整体造型以凤凰为创意来源，见图1。

图1 凤凰港桥鸟瞰

2 主要技术标准

（1）抗震标准：地震基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05 g；

（2）环境类别：Ⅰ类

（3）设计洪水频率：1/100；

（4）横断面布置：0.19 m(栏杆)+2.12 m(人行道)+0.19 m(栏杆)=2.5 m。

（5）桥面铺装：下层40～60 mm厚C40钢筋混凝土铺装＋2 mm防水层+上层10 mm厚防滑地砖。

3 材料

混凝土：塔座、盖梁、立柱采用C40，承台C35，梁内填充素混凝土C30，钻孔桩水下C30，承台混凝土垫层C15。

钢筋：HPB235和HRB335。

钢材采用Q235C。

预应力筋采用Φs15.20高强度低松弛钢绞线，fpk=1860 MPa。

4 设计要点

景观平台平面为圆弧形，轴线长68.796 m，半径为110.606 m，纵坡设置为两端与凤凰港桥相接位置同凤凰港主桥，中间直线过渡，横坡为向外侧0.91%的单向坡。

平台结构采用两跨连续钢箱梁，高1.532 m，宽2.5 m，桥跨布置为2×33.148 m。考虑到仅在箱梁内侧填充压重混凝土，采用单箱双室截面。箱梁顶、底板厚16 mm，腹板厚为16 mm，横隔板板厚12 mm，纵向加劲肋厚10 mm，横隔板标准间距为2 m，见图2。钢箱梁采用分段制作，现场吊装拼接。

图2 箱梁横断面（单位：mm）

箱梁结构顶底板均保持水平，梁底设双支座，支座间距1.8 m。全桥共设6块板式支座，边支座布置于桩柱式桥礅的盖梁上，中支座布置于桥塔外挑牛腿上。

索塔竖直高度20.6 m，分三段，包括下部设置牛腿的钢筋混凝土段，上部的钢结构段，以及连接上下段的钢－混凝土结合段，钢-混凝土结合段长度为3 m。截面为沿塔高度渐变的圆形，底部直径2 m，顶部直径0.6 m。钢筋混凝土承台高度为2.0 m，桩基采用Φ1 200 mm钻孔灌注桩，以中风化砂岩作为桩端持力层。

塔与梁间共设置5对装饰用斜拉索，但为避免拉索垂度过大影响景观，对拉索施加了0.125 fpk的拉力。斜拉索采用OVM.GJ15D-1型钢绞线成品索，索体采用1 860 MPa级1根ΦS15.2环氧喷涂无粘结钢绞线，缠包后外挤HDPE，索体外径为Φ23 mm，破断索力为260 kN，索体单位重量为1.37 kg/m，护套外径Φ100 mm。

边墩采用独柱墩加盖梁形式，盖梁横向宽度2.5 m，纵向宽度为1.2 m，中间设置防震挡块。墩柱截面为圆形，直径为800 mm。

5 有限元分析

5.1 计算模型

箱梁计算分析软件为MIDAS/Civil，采用空间梁单元模型，共分为68个单元，见图3。

图3 结构有限元模型

5.2 设计荷载

恒载包括箱梁自重、混凝土压重、铺装、护栏自重、拉索索力等，分别按梁单元荷载或节点荷载施加；人群荷载取3.75 kN/m2，按车辆荷载形式施加，设置内、外侧两条人行道考虑偏载情况；整体升降温±25℃；温度梯度按参照英国规范BS5400施加；基础变位取10 mm。

5.3 钢梁计算主要施工阶段

计算模型共分为5个施工阶段：阶段一，施工钢梁；阶段二，填充压重混凝土；阶段三，施加二期荷载；阶段四，施加拉索索力；阶段五，成桥运营。

5.4 主要计算结果

主要计算结果见表1。

恒载作用和组合作用下支座均未出现拉力，最不利工况下保证了边墩内侧支座44 kN，中墩内侧支座482 kN的压力储备。

阶段三和阶段四应力基本重合，表明施加索力对箱梁应力影响很小。施工阶段最大应力为42 MPa，最大压应力为69 MPa，见图4。

表1 成桥阶段支座竖向反力汇总(单位：kN)

图4 主要施工阶段箱梁应力（单位：MPa）

成桥阶段最大拉应力为112 MPa，最大压应力为 101 MPa，见图5。

图5 运营阶段标准组合箱梁应力包络图

活载作用下最大位移为4 mm，见图6。一阶振型见图7。

图6 活载作用下最大位移（单位：mm）

图7 一阶振型（f=3.1 Hz）

6 结语

本景观平台为半径约110 m曲线钢箱梁，存在一般曲线钢箱梁内侧支座脱空的风险，同时用作装饰的5对拉索挂于曲线内侧，但为避免拉索垂度过大影响景观，对拉索施加了0.125 fpk的拉力，更增加了支座脱空和倾覆的风险，设计时通过尽量拉大支座间距和对内侧箱梁填充部分素混凝土的方式进行了解决，保证了边墩内侧支座约44 kN、中墩内侧支座482 kN的压力储备。

[1]JTG D60—2004,公路桥涵设计通用规范 [S].2004.

[2]GB50017—2003,钢结构设计规范 [S].2003.

[3]JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].2004.

[4]JTG D63—2007,公路桥涵地基与基础设计规范 [S].2007.