三岔湖一号桥总体设计

2017-05-18骆富强史海峰王约斌

四川水泥 2017年5期

关键词：刚架桥涵设计规范

骆富强史海峰王约斌

（核工业西南勘察设计研究院有限公司四川成都 610031）

三岔湖一号桥总体设计

骆富强史海峰王约斌

（核工业西南勘察设计研究院有限公司四川成都 610031）

三岔湖一号桥主桥采用（5×56）m的刚架拱桥结构形式，在借鉴已有研究成果的基础上，该桥采取了减小拱片间距、加强横向联系、改变微弯板构造和配筋及加强角隅点处构造钢筋设置等措施，提高了单拱片和桥面板的承载能力，加强横向整体稳定性，改善了结构的抗裂性能。设计中考虑连拱结构作用，设计墩台具有足够的刚度、强度和稳定性，保证桥跨结构的安全储备，本桥设计可为同类型结构设计提供参考。

刚架拱桥；总体设计

1 工程概况

三岔湖一号桥是成都资阳三岔湖合作区域起步区环湖路二期（简阳A段）市政道路上的一座大桥，本着“经济、美观、适用”的设计原则，该桥采用（5×56）m的刚架拱桥结构形式，全桥总长294.16m，双向分两幅桥全宽24.5m，桥跨结构为5孔56m单幅6片刚架拱，于2016年建成通车。三岔湖常年水位462米左右，历史最高水位464米左右，库区正常蓄水位为462.5m，桥位处枯水期河床基本裸露。场地地貌属龙泉山脉的丘陵地带，整个地形西北高、东南低，属低山浅丘地形，地质构造简单。拟建场地覆盖层为第四系全新统人工填土层、坡洪积及白垩系下统苍溪组泥质砂岩及含砾砂岩。桥位区场地土层平均厚度大于5米，场地土为中软—中硬土，等效剪切波速150～500m/s，场地类别为Ⅱ类场地，地震动峰值加速度为0.05g，设计特征周期为0.40s。

2 主要技术标准

该桥道路等级为城市主干道，设计行车速度：60km／h。设计荷载等级为汽车荷载为城市-A级并用公路-I级验算，人群荷载为3.5kN/m2。设计洪水频率一百年一遇，Ⅶ级航道标准，通航净空为宽×高为20×4.5m。

3 总体设计

上部构造采用5×56m连续刚架拱，拱腿高90cm，弦杆高100 cm；斜撑高度为80cm，见图一。除实腹段的底弧采用圆弧线变化外，其余均为直构件。每跨横向分两幅共设置12个刚架拱片，拱片中心间距200cm。拱片宽50 cm，拱片各部分均采用C50混凝土现场浇筑。桥墩采用群桩基础承台接钢筋混凝土实体墩，桥台采用群桩基础承台接混凝土U型台身技术。

图一拱片布置图（单位cm）

图二结构计算模型

传统刚架拱桥具有传力途径明确，施工简便，上部结构重量轻以及抗震性能好的优点，但同时也存在拱桥整体横向刚度低，单拱片受力较大，微弯板刚度差和易开裂以及角隅点易破坏的缺点。在借鉴已有研究成果的基础上，针对刚架拱桥的构造和受力特性，结合三维空间有限元分析计算和非线性实体承载能力分析结果，本桥设计做了以下几点改善：

减小拱片间距，改善原单个拱片受载不利；

加强横向联系，加强结构的横向整体稳定性；

改变微弯板构造及配筋，提高桥面板受力性能；

加强角隅点处构造钢筋设置，避免原先钢筋不足引起的开裂；

考虑连拱结构作用，设计墩台具有足够的刚度、强度和稳定性，保证桥跨结构的安全储备。

4 结构计算

采用大型有限元空间软件Midas对主桥总体进行计算，模型见图二。结构整体分析中考虑了桩基础的刚度模拟。主桥按平面杆系进行结构分析，按普通钢筋结构进行设计，按实际施工过程进行模拟，对结构按照施工顺序结构离散。

根据刚架拱桥施工特点，采用满堂支架现浇施工，施工应严格按照逐墩横向、纵向对称进行。计算荷载参数选取如下：

恒载：一期恒载为主梁自重，二期恒载包括桥面铺装等桥面系构造；

设计荷载：城市-A级及公路-I级；

温度：整体升、降温度按25°C考虑，按《公路桥涵设计通用规范》D60-2004梯度温度规定：顶板梯度升温为14～5.5～0°C，顶板梯度降温为-7～-2.75～0°C；

收缩徐变：混凝土收缩徐变算法采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》D62-2004算法，保证混凝土养护龄期5天以上，加载龄期按5天计算；

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》D62-2004对施工阶段进行控制外，使用阶段按9种工况进行组合控制。材料的力学性能及计算参数按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》D62-2004规定执行。采用上述软件进行计算，计算结果满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004的各项要求。