李貽山

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津　300142)

1　工程概況

廣州市軌道交通21號線象嶺停車場入場線以小角度上跨既有廣汕公路，受停車場位置布置的影響，上跨高架橋位于半徑僅280 m的曲線上。為盡量減小施工對既有廣汕公路的干擾及滿足橋下凈空的要求，結(jié)合橋梁高度較低的情況，采用(58+95+58) m雙薄壁連續(xù)剛構(gòu)，全橋均采用曲線曲做，主橋橋形布置如圖1。

圖1　(58+95+58) m雙薄壁連續(xù)剛構(gòu)橋型布置(單位:cm)

該橋主要技術(shù)標準如下。

(1)設(shè)計速度:90 km/h；

(2)線路情況:城市軌道交通，單線;

(3)軌道類型:無砟軌道;

(4)設(shè)計活載:地鐵車輛B型車，六節(jié)編組。

(5)地震設(shè)防烈度:設(shè)計地震動峰值加速度0.05 g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.35 s。

2　主要材料

主梁及薄壁墩均采用C60混凝土，基礎(chǔ)采用C35混凝土，預應(yīng)力鋼束采用Φs15.2高強度低松弛鋼絞線。

3　主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

梁體采用單箱單室變高度直腹板箱形截面，中支點處梁高5.7 m，跨中及邊跨端部梁高3 m，梁底變化段采用圓曲線。箱梁頂寬5.4 m，底寬4.4 m，頂板厚0.3 m，底板厚0.3～0.7 m，梁高變化段范圍內(nèi)按圓曲線變化，腹板厚0.5～0.7 m，按折線變化。全聯(lián)在剛構(gòu)墩頂和邊支點處設(shè)置橫隔板，橫隔板均設(shè)置過人洞，主梁跨中及墩頂橫截面如圖2、圖3所示。

圖2　主梁跨中橫截面(單位:cm)

圖3　主梁墩頂橫截面(單位:cm)

下部結(jié)構(gòu)中主墩采用雙薄壁墩，四周倒20 cm×20 cm直角，單壁墩頂尺寸為4.4 m(橫向)×1 m(縱向)，墩底尺寸3 m(橫向)×1 m(縱向)，墩高10 m，肢間凈距3.5 m。承臺尺寸為10.3 m×6.6 m×3 m(橫橋向×順橋向×厚度)，基礎(chǔ)采用6根Φ1.5 m鉆孔灌注樁。

4　預應(yīng)力體系

梁體設(shè)計為縱、豎雙向預應(yīng)力體系，縱向按全預應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計。

主梁縱向頂板、底板預應(yīng)力鋼束均采用19-φ15.2 mm高強度低松弛鋼絞線，腹板束采用12-φ15.2 mm高強度低松弛鋼絞線，金屬波紋管成孔， OVM系列錨具。

箱梁豎向預應(yīng)力鋼筋：采用直徑32 mm的PSB830螺紋鋼筋，JLM-32軋絲錨錨固，內(nèi)徑φ50 mm鐵皮波紋管成孔。每道腹板根據(jù)腹板厚度設(shè)置一根或兩根豎向預應(yīng)力鋼筋，順橋向間距50 cm。

5　箱梁主體施工

主橋采用支架現(xiàn)澆法施工，其主要施工步驟如下。

(1)完成基礎(chǔ)及墩身施工，搭設(shè)施工支架，在墩頂施工0號段，待0號段施工完畢后，依次施工剩余節(jié)段。

(2)合龍順序：先合龍中跨，然后澆筑邊跨直線段，最后合龍邊跨。

(3)施工橋面系等附屬設(shè)施，完成全橋施工。

6　結(jié)構(gòu)計算

(1)計算模型

采用Midas civil 2013 建立結(jié)構(gòu)空間桿系有限元模型，計算中按照實際的施工順序進行模擬，全橋共分為88個單元，95個節(jié)點。

結(jié)構(gòu)有限元模型如圖4所示。

圖4　結(jié)構(gòu)三維空間模型

(2)設(shè)計荷載及計算參數(shù)選取

設(shè)計活載為地鐵車輛B型車活載，二期恒載單線按60 kN/m考慮， 基礎(chǔ)不均勻沉降0.01 m。根據(jù)當?shù)貧夂驐l件，結(jié)構(gòu)整體升降溫按±20 ℃考慮，主梁頂板升溫按5 ℃考慮，合龍溫度按15～25 ℃考慮，其他設(shè)計荷載及相關(guān)參數(shù)取值按現(xiàn)行相關(guān)鐵路規(guī)范及地鐵規(guī)范處理。

(3)主要計算結(jié)果

豎向靜活載作用下位移：計算結(jié)果邊跨最大豎向位移為6 mm，為跨度的1/9 667<1/1 500，中跨豎向最大位移為15 mm，為跨度的1/6 333<1/1 500。

在列車搖擺力、離心力和風力及溫度作用下，上部結(jié)構(gòu)橫向最大位 移為13.3 mm，小于計算跨度的1/4 000(24 mm)，滿足規(guī)范要求。

梁端轉(zhuǎn)角最大1.96‰(<3‰)，滿足規(guī)范要求。

結(jié)構(gòu)靜力計算結(jié)果見表1。

表1　主梁結(jié)構(gòu)靜力計算結(jié)果

(4)箱粱橫向計算

箱梁橫向計算時將箱梁橫向簡化為帶剛性支承的框架結(jié)構(gòu)，支承點位于兩腹板下。將整個箱梁斷面劃分為28個單元，共計28個節(jié)點，箱梁橫向框架效應(yīng)分析計算模型單元劃分見圖5。

圖5　箱梁橫向模型

橋梁縱向活載影響分布寬度按照《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》(TBl0002.1—2005)4.3.4條辦理。計算荷載包括恒載、活載、列車脫軌荷載、風荷載、溫度變化等作用。橫向升降溫按以下情況考慮，取最不利情況進行橫向設(shè)計，升溫按箱身外部一側(cè)腹板升溫14 ℃、頂板和另側(cè)腹板升溫5 ℃、箱身內(nèi)部及底板溫度不變計算；降溫按箱梁內(nèi)外溫差10 ℃計算。箱梁橫向計算結(jié)果如表2。

表2　箱梁橫向計算結(jié)果

7　結(jié)束語

連續(xù)剛構(gòu)橋綜合了剛構(gòu)和連續(xù)梁的優(yōu)點，中跨梁體受固定墩的約束，與連續(xù)梁相比，連續(xù)剛構(gòu)中的固定墩可以消減支點處梁體內(nèi)力峰值，降低梁高，使得梁部輕巧、經(jīng)濟。

連續(xù)剛構(gòu)橋為高次超靜定結(jié)構(gòu)，對溫度變化、預應(yīng)力、混凝土的收縮和徐變等因素產(chǎn)生的次內(nèi)力比較敏感，在滿足抗彎、抗壓強度和壓桿穩(wěn)定的前提下，橋墩應(yīng)具有較小的抗推剛度，將上述荷載作用的不利影響降至最低限度， 尤其當主墩較矮時(如本橋墩高僅10 m)，在墩頂還會出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，因此常采用雙薄壁墩來降低上述次彎矩。

當梁體位于小曲線半徑時，梁體平彎效應(yīng)影響不容忽視，從計算分析需求及計算效率考慮，應(yīng)采用空間桿系模型進行分析計算。

[1]中華人民共和國建設(shè)部.GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003

[2]中華人民共和國鐵道部.TB100021—2005鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2005

[3]中華人民共和國鐵道部.TB10002.3—2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2005

[4]中華人民共和國鐵道部.TB10002.5—2005鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2005

[5]李廉錕.結(jié)構(gòu)力學[M].北京：高等教育出版社，1996

[6]項海帆.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論[M].北京：人民交通出版社，2001

[7]錢楓.馬坡洛河特大橋剛構(gòu)連續(xù)梁設(shè)計[J].鐵道建筑技術(shù)，2010(6):87-89

[8]曹陽.觀石河大橋設(shè)計與施工[J].世界橋梁，2001(10):9-12