郭飛

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院 廣東廣州 510000）

1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

防洪標(biāo)準(zhǔn)：百年一遇；

設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅱ級(jí)，并按10t汽車荷載控制，雙車道；

行車控制速度：不大于5km/h，且禁止車輛緊急制動(dòng)；

設(shè)計(jì)使用年限：2年；

最高通航水位：7m（珠江基面高程系）。

1.2 設(shè)計(jì)水文情況

根據(jù)通航孔最高通航水位7m的情況，考慮3.5m的通航凈空，通航孔橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)大于12.518m（珠江基面高程系）。

1.3 橋梁設(shè)計(jì)方案

1.3.1 上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)選擇國(guó)產(chǎn)貝雷梁為受力單元，結(jié)合設(shè)計(jì)荷載以及下部樁基的承載力要求，選用全橋跨徑組合為L(zhǎng)=2×12+10×15=174m，設(shè)計(jì)采用七片縱梁，最外側(cè)兩片邊梁采用三排單層，其余中梁采用雙排單層體系。全橋?qū)?2m，即2.25+7.5+1.2+1.05=12m?？v梁橫向間距170cm，順橋向以3m間距設(shè)橫向支撐架，確?？v梁橫向穩(wěn)定，共同參與受力。橫梁采用兩片22a號(hào)槽鋼，以50cm間距設(shè)置?？紤]到架設(shè)方便、快捷，橋面采用8cm預(yù)制鋼筋混凝土簡(jiǎn)支板，加鋪8～11.75cm厚整體化層，以利行車順暢。上部結(jié)構(gòu)采用部件的技術(shù)要求見表1。

表1 桁架容許內(nèi)力表

表中黑體為本橋采用數(shù)據(jù)。

1.3.2 下部結(jié)構(gòu)

橋墩采用五根D63cm鋼管樁，鋼管樁采用壁厚t=8mm的鋼板制作，每排墩頂設(shè)蓋梁，蓋梁采用兩片I45b工字鋼。為加強(qiáng)橋墩的橫向穩(wěn)定性，于墩柱常水位以上設(shè)橫系梁，鋼管樁單樁設(shè)計(jì)豎向承載力為550kN。

表2 橋梁幾何特性表

1.3.3 附屬結(jié)構(gòu)

在鋼便橋兩側(cè)設(shè)置鋼欄桿，在鋼便橋起終點(diǎn)處各設(shè)置限高架，混凝土橋面板上設(shè)置減速帶嚴(yán)格控制車速。

2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

2.1 上部結(jié)構(gòu)

選用最大跨徑15m梁段進(jìn)行計(jì)算。貝雷梁每3m一個(gè)節(jié)段，每節(jié)段重量27.7kN（不加強(qiáng)，全部裝齊）。

2.1.1 恒載計(jì)算

15m跨徑每片梁共5個(gè)節(jié)段。

每片梁均重q恒=15kN/m（包含橋面鋪裝）

M 恒=1/8×q×L×L=421.875kN·m

Q 恒=1/2×q×L=112.5kN

2.1.2 汽車活載計(jì)算

城-A級(jí)，雙車道：

圖1 裝配式鋼便橋斷面圖

車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=10.5kN/m；

計(jì)算彎矩時(shí)，所加的集中荷載P為220kN；

計(jì)算剪力時(shí)，所加的集中荷載P為1.2×220=264kN。

車道荷載的沖擊系數(shù)：

f=7.303Hz

u=0.1767×ln（7.303）-0.0157＝0.336

橫向分布系數(shù)：

采用橋博計(jì)算，得出7片梁橫向分布系數(shù)為0.392（邊梁最大）。

汽車活載彎矩：

M 均=1/8×q×L×L=295.3125kN·m

M 集中=1/2×P×L/2=825kN·m

M=M均+M集中=295.3125+825=1120.3125kN·m

汽車活載剪力：

Q 均=1/2×q×L=78.75kN

Q集中=P=264kN·m

Q=Q均+Q集中=78.75+264=342.75kN·m

2.1.3 人行道荷載計(jì)算

wp=1.5m

w=4.5×（20-wp）/20=4.1625kPa

qp=4.1625×1.5=6.244kN/m

橫向分布系數(shù)：

采用橋博計(jì)算，得出7片梁橫向分布系數(shù)為0.66（邊梁最大）。

人行荷載彎矩：

M 均=1/8×q×L×L=175.61kN·m

汽車活載剪力：

Q 均=1/2×q×L=46.83kN

2.2 下部結(jié)構(gòu)

鋼管樁承受的豎向荷載有便橋上部貝雷梁自重、橋面系重量、車輛荷載，蓋梁重量?，F(xiàn)取15m跨鋼便橋作用在蓋梁上計(jì)算，結(jié)果如下：

貝雷梁自重：（270×5×16+20.9×6×7+59.4×6×6+3×6×16+0.694×6×6×4）/100=250kN；

貝雷梁上橫梁重量：762.3×21/100=160.1kN；

橋面板重量：7.5×0.18×15×26=526.5kN；

人行道板重量：0.27×10×26+0.48×10×26=195kN；

欄桿重量：10.3kN；

一片蓋梁重量：36kN；

樁頂以上恒載總重為：250+160.1+526.5+195+10.3+36=1177.9kN。

車輛荷載：按汽-10車輛荷載計(jì)算，考慮1.3的沖擊系數(shù)：

取汽車活載=260.6kN作為一個(gè)車道作用在蓋梁上的效應(yīng)。

人行活載，按3.5kN/m2計(jì)算：

人行荷載=3.5×3.45×15=181.125kN；

平均每根樁的樁頂反力 P=（1177.9+260.6×2+181.125）/5=376kN。

3 計(jì)算結(jié)果

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0，根據(jù)橋涵的設(shè)計(jì)安全等級(jí)的界定，本橋按“城市附近交通繁忙公路上的橋梁”，γ0取1.0。

表3 七片梁（邊梁）

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并留有部分承載力富余，鋼便橋邊梁采用三排單層，中梁采用雙排單層，不加強(qiáng)。下部鋼管樁結(jié)構(gòu)受力亦滿足承載力要求。

4 結(jié)論及注意事項(xiàng)

本文簡(jiǎn)要分析了跨河裝配式鋼便梁的計(jì)算過(guò)程及設(shè)計(jì)思路，以供需要的設(shè)計(jì)人員參考、共同研究。裝配式鋼便橋施工及運(yùn)營(yíng)期間還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）運(yùn)營(yíng)過(guò)程中嚴(yán)禁車輛超載、超速過(guò)橋。

（2）執(zhí)行中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTGH11-2004）。

（3）使用養(yǎng)護(hù)中應(yīng)包含以下內(nèi)容：

①不得施加超出設(shè)計(jì)文件要求的其它恒載。

②車輛荷載必須按設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行管理控制。

（4）定期對(duì)鋼便橋和鉆孔平臺(tái)各個(gè)焊接、栓接點(diǎn)進(jìn)行檢查，對(duì)出現(xiàn)脫焊、焊縫情況異常的應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

（5）在使用過(guò)程中，不定期對(duì)鋼便橋進(jìn)行沉降及樁頂水平位移觀測(cè)，以防影響車輛通行安全。

（6）一旦遇到洪水、臺(tái)風(fēng)時(shí)，嚴(yán)禁人員和機(jī)械停滯在便橋上，同時(shí)減輕便橋上的荷載。派人及時(shí)清除便橋、鉆孔平臺(tái)上游帶來(lái)的各種阻水雜物，減小便橋的水流沖力。

（7）本橋?yàn)榕R時(shí)便橋，設(shè)計(jì)使用年限為2年，若超出使用年限，應(yīng)重新評(píng)估，評(píng)估合格后方能繼續(xù)使用。

（8）鋼便橋使用期間應(yīng)對(duì)各類管線，尤其是電纜進(jìn)行不定期安全檢查，及時(shí)保養(yǎng)維護(hù)。

[1]《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）[S].北京：人民交通出版社，2014.

[2]《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）[S].北京：人民交通出版社，2015.

[3]黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋使用手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2002.