京福高速公路大蒲高架桥主桥设计简介(1)

1、京福高速公路大蒲高架桥主桥设计简介（1） 摘要介绍京福高速公路大蒲高架桥主桥三跨等截面连 续箱梁的设计特点。关键词等截面连续箱梁结构设计单支承1 概述 大蒲高架桥位于闽侯境内，是北京至福州国道主干线福州境 内的一座大桥，桥梁全长，主桥斜跨国道316（交角为） 。本桥东岸受软土路基控制，西岸接南屿互通立交主线桥。大 蒲高架桥布孔方案左幅为： （ 1 孔 20m 预应力砼简支 T 梁）（233523m预应力砼等截面连续箱梁）（1 x 20m预应力砼简支T梁）（3联5x 30m预应力砼连续 T梁）（8联6 x 30m预 应力砼连续 T 梁）。右幅为： （ 2x 20m 预应力砼简支 T 梁）（233

2、523m预应力砼等截面连续箱梁） （3联5x 30m预应力 砼连续T梁）（8联6x 30m预应力砼连续T梁）。桥位平面图 及主桥立面布置分别见图 1 和图 2。本桥的突出特点：主桥上部为等截面连续箱梁，下部为独柱 墩，这是我省高速公路上首座此类型的桥梁。图 1 桥位平面 图见附件2 设计技术标准（ 1 ）计算行车速度： 80km/h ；（2）设计荷载：汽超 20-级，挂-120；(3)桥面净宽：净 112 X；( 4 )设计水位： (百年一遇) ；( 5 )地震基本烈度： 7 度，按 8 度设防；( 6)气候：年平均气温 C, 年平均降水，年平均风速 /s ， 年平均相对湿度 77%。图2主桥

3、立面图见附件3 主桥上部构造本桥主桥为m三跨等截面连续箱梁， 箱梁高2m断面为单箱 双室，两翼悬臂长，底宽7m。在边跨跨中和中跨跨中均设置 一道实体厚 30cm 的中隔板，在各跨支承处均设置一道实体 厚100cm或120cm的端隔板。主桥中支承为单点单支承，边 支承为双点支承。箱梁纵向布置预应力钢绞线。根据箱梁结构受力特点及布置预应力钢绞线的要求，拟定结 构尺寸如下：顶板：在端隔板至跨中方向 4m范围内顶板厚度由45cm过 渡到20cm；中隔板两侧20cm范围内顶板厚度由30cm过渡到 20cm。底板：在端隔板至跨中方向 4m范围内底板厚度由40cm过 渡到20cm；中隔板两侧20cm范围内底

4、板厚度由30cm过渡到 20cm。肋板：肋板承受截面剪应力及主拉应力，并承受局部荷载 产生的横向弯矩，其厚度还必须满足布置预应力钢筋及浇筑混凝土的要求。因本桥箱梁断面为单箱双室，所以有 3 个肋 板，在端隔板至跨中方向 4m范围内边肋板厚度由 70cm过渡 到35cm,中肋板厚度由90cm过渡到35cm；中隔板两侧20cm 范围的内边肋板厚度由55cm过渡到35cm,中肋板厚度由75cm过渡到35cmo梗腋：顶板与肋板交接处设80x 25cm的上梗腋，以减少崎变应力，减少桥面板跨中弯矩，避免应力集中。底板与肋板交接处设25 x 25cm的下梗腋。4 主桥下部构造由于本桥是斜跨 316 国道的高

5、架桥,因此主墩采用圆形独柱墩，具有整体外形简洁美观，桥下通视好的优点。为布置支 座需要,主墩顶范围内直径由过渡到,并采用40#混凝土,其余部分为 30#混凝土,主墩支座采用 KPZ 抗震盆式橡胶支 座，主墩构造见图 3。连接墩为圆形双柱轻型墩，墩径为， 连接墩构造见图3。基础均为钻孔灌注桩。图 3 桥墩构造图见附件5 上部结构计算采用同济大学 桥梁博士版直线梁桥平面杆系有限元程序 进行主桥上部结构内力分析及配索,截面尺寸详见图 4典型 断面图。整个上部结构共划分为 185 个节点, 328 个单元, 其中纵梁根数有 5 根,总计 180 个单元。纵梁单元编号如下： 号纵梁单元编号136 号纵梁

6、单元编号3772 号纵梁单元编号 37108 号纵梁单元编号 109-144 号纵梁单元编号 145 180计算工况考虑 本桥等截面连续箱梁结构采用搭梁式支架一次现浇。因此计 算划分为 2 个施工阶段和 1 个运营阶段。 （ 1 ）施工阶 段。 搭架现浇 3 跨连续箱梁，经过正常混凝土养护龄期后张拉 预应力钢索。 卸支架，施工二期恒载。（2）运营阶段。按距施工完毕 500d 和 1000d 分别计算计入活载的组合效应。 预应力体系主桥采用0VM-12张拉锚固体系，钢绞线采用 ASTMA416-90a 标准，高强度低松弛270k级$钢绞线，其标准强度为1860MPa,公称直径，公称面积140mm

7、2预应力波纹管采用镀 锌双波金属波纹管。有关预应力计算参数：预应力钢索锚下张拉控制应力为1395MPa（未考虑锚具锚口摩阻损失） ，张拉控制力，采用一 次张拉，松弛系数为，预应力管道摩擦系数 卩=,管道偏差系 数 K=, 锚具变形和钢束回缩量为 6mm, 温度场 超静定结构中，温度应力可以达到甚至超过活载应力，已被 认为是预应力混凝土桥梁产生裂缝的主要原因。温度应力达 到一定数值，有可能增加箱梁腹板的主拉应力，恶化斜截面 的抗裂性。所以选用符合实际情况的温度梯度曲线十分重要。 根据桥址区的气象条件并参考有关文献及相似工程，本桥采 用的温度场为：均匀温差：升温取 25 C，降温取-20 C。不均

8、匀温差：升温模式取新西兰升温温差模式，降温模式取英国降温温差模式（BS5400）,如图5所示。图中H为梁 高。图 5 不均匀温差模式见附件沉降计算边墩沉降取 1cm。中墩沉降取 1cm。 两种工况取不利值。计算组合组合一：结构重力预应力汽车支沉（或支沉）；组合二：结构重力预应力汽车支沉（或支沉）升温模式（或降温模式）；组合三：结构重力预应力挂车。计算结果根据以上所述的计算方法及考虑计算参数、工况等，进行预 应力配索设计计算等截面连续箱梁上部结构在主要组合（组 合一）为全预应力构件，在附加组合（组合二）为部分预应 力A类构件。运营阶段结构应力见表 1。箱梁需设置8mm预 拱度。表1 运营阶段结构应力见附件6 横向计算 由于箱梁的肋距较大，箱壁相对较薄，所以箱梁的横向内力 计算是十分重要的。本桥的横向计算仍采用采用 桥梁博士 版直线梁桥平面杆系有限元程序 。计算方法为框架分析法， 其原理是：在箱梁的长度方向上截取单位长度的薄片框架， 利用结构力学方法进行分析，但必须满足框架的变形与整个 梁体协调一致的原则。本桥为等截面箱梁，计算步骤为：取1m长的跨中箱梁梁段（见图 4 中跨中典型断面 ），视为平面框架，先对此框架 加支承，进行框架分析，然后释放支承，进行结构分析，最 后将两者内力叠加，即为箱梁的横向