趙雄偉

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

1 工程概述

引江濟(jì)淮工程是一項(xiàng)以城鄉(xiāng)供水和發(fā)展江淮航運(yùn)為主，結(jié)合灌溉補(bǔ)水和改善巢湖及淮河水生態(tài)環(huán)境的跨流域調(diào)水工程。玉蘭大道橋位于江淮溝通段航道里程樁號(hào)K21+873 m處，老橋跨徑布置為5×20 m預(yù)制空心板橋，橋面全寬45 m，如圖1所示。橋下通航凈寬和凈高均不滿足通航要求，需對(duì)老橋進(jìn)行拆除重建。

圖1 玉蘭大道橋老橋照片

改建后的玉蘭大道橋按城市主干路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度為50 km/h。引江濟(jì)淮工程在橋位處的通航尺度為115 m×8 m。為了滿足引江濟(jì)淮工程的通航及防洪要求，改建后的主橋采用跨徑為(80+135+80) m的部分斜拉橋。部分斜拉橋是近年來(lái)興起的一種新型橋梁結(jié)構(gòu)形式，其受力性能與結(jié)構(gòu)介于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁與斜拉橋之間[1]。

2 原設(shè)計(jì)方案

主橋上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱四室大懸臂斜腹板預(yù)應(yīng)力混凝土展翅寬幅箱梁，全橋共劃分為0#～24#塊，其中0#～1#塊采用托架現(xiàn)澆，2#～20#塊采用懸臂澆注法施工，21#塊為合龍段，22#～24#塊為邊跨支架段。

0#塊長(zhǎng)8.0 m，1#～5#塊長(zhǎng)2.5 m，6#～10#塊長(zhǎng)3.0 m，11#～20#塊長(zhǎng)3.5 m，合龍段長(zhǎng)2.0 m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)11.3 m；箱梁頂板寬42 m，底板寬30.6 m，懸臂長(zhǎng)度為5.7 m，懸臂下約每隔7 m設(shè)置1道加勁肋，加勁肋厚50 cm，根部高度為2.4 m，如圖2所示。

橫橋向箱梁底板保持水平，頂板橫坡通過(guò)腹板高度變化形成；跨中設(shè)計(jì)梁高3.0 m，支點(diǎn)設(shè)計(jì)梁高5.3 m，除墩頂段、支架現(xiàn)澆段及合龍等高段外，其余梁段按2.0次拋物線規(guī)律變化；箱梁頂板厚度30 cm；1#～14#塊腹板厚度為70 cm，16#～23#塊腹板厚度為50 cm；跨中底板厚度為30 cm，支點(diǎn)底板厚度為90 cm，懸澆部分底板厚度按2.0次拋物線規(guī)律變化。

梁上塔根處無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度為19.5 m，跨中無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度為9.0 m，拉索區(qū)長(zhǎng)度為43.5 m，梁上索距分為6.0 m及7.0 m兩種；沿橋長(zhǎng)方向拉索位置設(shè)置橫隔板，箱室隔板厚度50 cm，無(wú)索區(qū)段約每隔2個(gè)節(jié)段邊箱室設(shè)置一道隔板與大懸臂加勁相對(duì)應(yīng)以改善結(jié)構(gòu)受力，加勁板厚度為50 cm。箱梁分別在中支點(diǎn)、梁端設(shè)置橫隔梁，中支點(diǎn)處橫梁厚度為5 m，梁端橫隔梁厚度為2.0 m。為方便箱梁的后期養(yǎng)護(hù)，箱梁底部設(shè)置人洞,以供后期養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)入箱梁內(nèi)部進(jìn)行檢修。

主梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系，縱向預(yù)應(yīng)力筋分別采用φs15.2-12、φs15.2-16、φs15.2-19鋼絞線；頂板橫向預(yù)應(yīng)力筋采用φs15.2-4鋼絞線；豎向預(yù)應(yīng)力筋采用φ32精軋螺紋鋼。

施工單位進(jìn)場(chǎng)后，對(duì)橋位現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了復(fù)勘，由于引江濟(jì)淮河道尚未開(kāi)挖，現(xiàn)場(chǎng)具備支架施工條件。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工工期及工序安排，建議將原設(shè)計(jì)懸臂澆筑施工方案變更為滿堂支架施工方案。

圖2 玉蘭大道主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖及設(shè)計(jì)分段

3 主梁大節(jié)段澆筑方案設(shè)計(jì)

主橋上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱四室大懸臂斜腹板預(yù)應(yīng)力混凝土展翅寬幅箱梁，原設(shè)計(jì)采用掛籃懸臂施工，全橋共分為24個(gè)節(jié)段。變更設(shè)計(jì)后，箱梁構(gòu)造同原施工圖設(shè)計(jì)文件，僅分段方式進(jìn)行了變更，全橋共分為0#～7#塊及中跨合龍段。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，箱梁混凝土標(biāo)號(hào)由C50提高至C55。

0#塊長(zhǎng)13.0 m，1#塊長(zhǎng)10 m，2#塊長(zhǎng)9 m，3#塊長(zhǎng)9.5 m，4#～6#塊長(zhǎng)10.5 m，邊跨7#塊長(zhǎng)13.3 m，中跨合龍段長(zhǎng)2.0 m；箱梁頂板寬42 m，底板寬30.6 m，懸臂長(zhǎng)度為5.7 m，懸臂下約每隔7 m設(shè)置1道加勁肋，加勁肋厚50 cm，根部高度為2.4 m,如圖3所示。

圖3 變更后箱梁節(jié)段劃分圖

結(jié)合施工方案，對(duì)主橋施工上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了調(diào)整，將原先錨固在每個(gè)施工節(jié)段面上的預(yù)應(yīng)力集中錨固于7個(gè)施工縫位置處，結(jié)合計(jì)算結(jié)果，增加了跨中底板合攏鋼束，如圖4所示。

圖4 變更前后箱梁縱向預(yù)應(yīng)力對(duì)比圖

4 大節(jié)段澆筑方案有限元計(jì)算

根據(jù)矮塔斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，計(jì)算結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)階段最不利組合下內(nèi)力、應(yīng)力、位移等，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。全橋整體采用有限元軟件MIDAS Civil 2019建立模型，如圖5所示，進(jìn)行靜力分析計(jì)算。主梁及橋塔模擬為梁?jiǎn)卧鞑捎弥皇芾旒軉卧?/p>

圖5 整體靜力分析模型圖

成橋整體計(jì)算考慮了以下作用荷載：結(jié)構(gòu)自重、混凝土收縮徐變(按10年考慮)、基礎(chǔ)沉降、預(yù)應(yīng)力、汽車荷載、支座強(qiáng)迫位移、風(fēng)荷載、整體升、降溫、梯度溫度豎向日照正溫差、反溫差、索梁溫差、索塔溫差等。

根據(jù)《規(guī)范》[2](JTG 3362-2018)中第6.3.1條規(guī)定，全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，作用短期效應(yīng)組合下，正截面抗裂強(qiáng)度滿足σst-0.8σpc≤0，如圖6所示?；炷林髁荷稀⑾戮壘鶠閴簯?yīng)力，無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)，滿足規(guī)范要求。

圖6 混凝土主梁正截面抗裂應(yīng)力包絡(luò)圖 (單位: MPa)

圖7 混凝土主梁標(biāo)準(zhǔn)組合應(yīng)力包絡(luò)圖 (單位: MPa)

由于改變了箱梁節(jié)段的分段方式，相較于原設(shè)計(jì)懸澆的預(yù)應(yīng)力分散錨固，在預(yù)應(yīng)力錨固的斷面出現(xiàn)了較為明顯的壓應(yīng)力集中 ，因此也提高了主梁混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，由C50提高至C55。由圖7可知，主梁上、下緣最大壓應(yīng)力值為16.5 MPa，小于C55混凝土抗壓允許值19.4 MPa。

5 結(jié) 論

本文介紹了大節(jié)段分段支架施工部分斜拉橋設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)懸澆施工的部分斜拉橋的區(qū)別，通過(guò)不同的分段方案比較，采用大節(jié)段分段支架現(xiàn)澆施工的部分斜拉橋具有外觀質(zhì)量較好、線形美觀、施工速度相對(duì)較快，工期較短等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)比測(cè)算，采用大節(jié)段分段支架施工可節(jié)約工期約230 d。

對(duì)主橋進(jìn)行的有限元計(jì)算結(jié)果表明，由于箱梁階段分段較大，預(yù)應(yīng)力在施工縫位置出現(xiàn)了較為明顯的應(yīng)力集中，這在設(shè)計(jì)時(shí)需引起足夠的關(guān)注。