沈阳市南北二干线（东一环）建设工程桥墩承台设计分析

郭曙光

（沈阳市市政工程设计研究院沈阳市 110015）

沈阳市南北二干线（东一环）建设工程桥墩承台设计分析

郭曙光

（沈阳市市政工程设计研究院沈阳市 110015）

以沈阳市南北二干线（东一环）建设工程第一标段24#、25#承台为工程背景，介绍了在条件受限的情况下，如何处理承台，并利用有限元程序对该承台进行计算分析，对该类承台的设计给出一些建议。

承台；钢骨架；有限元

1　工程概况

沈阳市南北二干线（东一环）建设工程位于沈阳市市内，南连浑南新区（全运会比赛场区），北接皇姑区及沈北新区，为沈阳市南北向重要交通干道。沈阳市南北二干线（东一环）建设工程为沈阳市快速路网建设的一部分，改造后高架桥通行能力大大提高，将极大缓解沈阳南北方向的交通压力，节约人们的出行时间，减少机动车尾气排放量，降低路面噪声，为全运会发展提供便利的交通环境。

沈阳市南北二干线（东一环）建设工程上部结构采用飞燕式连续梁结构，这种结构在外形上像张开的燕子翅膀一样，中间是柱子，两边轻薄，外形较流畅，造型更加轻盈美观。下部结构采用单墩结构形式，6车道高架桥在国内采用单墩结构形式尚属首次。单墩结构形式节约了用地，可使地面至少增加一排车道，而且保留了文化路、万柳塘路、北海街现状机动车道主、辅路之间的绿化带。

在防撞墙钢护栏内安装LED灯管照明，而不再只安装传统的外架照明路灯，夜幕降临时，桥上五光十色的彩灯，将成为环绕沈城的两道亮丽的风景线。

第一标段起点为黑龙江街，终点为鸭绿江东街，全长为2.1km，第二标段起点为沈海立交北引道，终点为柳条湖立交，全长为1.3km。第三标段工程起点为吉祥一路，终点为沈海立交桥，工程全长1.4km。

第一标段（黑龙江街至柳条湖桥段）高架桥设计中线为现状旧路中线，原道路中心两侧各3.5m范围为高架桥桥墩分隔带。高架桥工程起点桩号为K0+260.00，工程终点桩号K2+098.00，工程全长1838m。第一标段高架桥工程范围内设置一处圆曲线，半径为500m。高架桥桥上设置双向6车道。高架桥南北北引道两侧各设置4车道地面道路，高架桥下分隔带宽度为7m，两侧各设置14m机动车道，双向8车道。

桥梁主体结构为预应力混凝土连续箱梁和简支钢梁。连续梁单孔跨径为29m、30m和31m三种，其中3×30m共有14联，3×29m共有2联，4×30m共有一联，4×31m共有1联；40m跨径的简支钢梁共有4个。

24#、25#承台位于陵东街以西，为第9联中间墩承台。24#、25#承台下地下管线管径为1.5m，正处于使用中，地下管线管顶至路面覆土深度较小，桥梁承台计算时不能满足规范要求，为保证本工程能按关门工期按时竣工，故调整承台布置方式，以满足计算要求。具体做法为：在承台内设置纵、横向钢骨架，增加桥梁承台抗拉、抗剪、抗冲切能力。

采用Midas进行空间有限元计算分析。计算模拟时将上部预应力混凝土连续箱梁荷载及桥墩荷载全部由钢骨架承受，钢骨架及桩基采用梁单元模拟，桥墩采用实体单元模拟。

2　主要设计技术标准

（1）设计车速：高架段桥面为60km/h；

（2）高架桥设计荷载：公路-Ⅰ级；

（3）高架桥设计车道数：双向6车道；

（4）最小平曲线半径：500m；

（5）高架桥最大纵坡：3.5%；

（6）桥下通行净空：≥4.5m；

（7）桥梁设计安全等级：一级；

（8）桥梁设计基准期：100年；

（9）地震基本烈度：7度。

3　桥梁承台结构设计

24#、25#桥墩、承台采用C40混凝土，桩基础采用C30混凝土，承台尺寸为7.5m×11.2m×2.2m，内设钢骨架，钢骨架采用Q235B钢材，为保证混凝土与钢骨架间的连接，混凝土与钢骨架之间设置剪力钉，详见图2。

4　承台计算分析

利用空间有限元理论建立承台空间模型进行计算，进行结构的强度、刚度的计算分析。

4.1承台空间计算模型

采用MIDAS CIVIL2011程序建立空间模型，进行空间计算分析。计算模型中，承台所受上部结构以及桥墩荷载均由钢骨架承担，不考虑混凝土受力，承台内钢骨架及桩基础采用梁单元模拟，桥墩采用实体单元模拟。

空间有限元模型见图6。

4.2设计荷载

（1）桥墩顶部承受支座传递预应力混凝土连续箱梁压力荷载为4318kN/m2；

（2）桥墩顶部承受支座产生顺桥向弯矩荷载为2151kN·m。

4.3荷载组合

荷载组合：组合Ⅰ压力荷载+顺桥向弯矩荷载

4.4承台结构计算分析结果（图6～图11）钢骨架向下剪力为116 MPa，满足规范要求。钢骨架横桥向剪力为164MPa，满足规范要求。

4.5总体计算分析结果

钢骨架最大应力σmax=136MPa（组合Ⅰ）≤［σw］=250MPa；满足。钢骨架竖直应力σmax=116MPa（组合Ⅰ）≤［σw］= 250MPa；满足。

钢骨架横向桥应力σmax=164MPa（组合Ⅰ）≤［σw］=250MPa；满足。

钢骨架最大轴力σmax=93.8MPa（组合Ⅰ）≤［σw］=250MPa

表2　承台工程数量表（一个承台材料数量表）

5　结论

本文介绍了沈阳市南北二干线（东一环）建设工程24#、25#承台设计，由于桥墩承台下存在直径为1.5m地下管线，管线上覆土深度较浅，为保证工程整体工期和施工顺利进行，桥墩承台中采用增设钢骨架方式，用以增加桥墩承台的抗拉、抗剪、抗冲切承载能力，使承台计算能够满足规范要求。24#承台共用Q235B钢96.7t，C40混凝土184.8m3，HRB335钢筋25.6t。

Analysis on Design of Bearing Platform of Pier for Shenyang No.2 South-North Trunk Line（No.1 East Ring Road）Construction Project

GUO Shu-guang
（Shenyang Municipal Engineering Desingn and Research Institute，Shenyang 110015，China）

Taking No.24 and 25 bearing platforms at the first section of Shenyang No.2 South-North Trunk Line（No.1 East Ring Road）Construction Project as the background，the method of how to deal with the bearing platform under the limited condition is introduced and the computational analysis on the bearing platform is performed by utilizing finite element program，thus giving some suggestion for the design of such a kind of bearing platform.

Bearing platform；Steel skeleton；Finite element

U443.2

B

1673-6052（2016）03-0040-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.013