青州云门山景观湖一期工程策源路大桥主桥总体设计

夏翔边境

摘要：策源路大桥主桥是一座25+36+25m变截面预应力混凝土连续箱梁桥，该桥的设计在构造与计算方面对既有变截面连续梁桥的一些通病做出了一些新的研究与改进，该文主要介绍该主桥的总体设计。

关键词：变截面连续梁；总体设计 ；设计要点；技术标准

Abstract: The main bridge on Ceyuan road is a 25 + 36 + 25 m variable cross-section bridge with prestressed concrete continuous box girder. When designing this bridge, there made some new research and improvement for some common faults in the structure and calculation of the existing cross-section continuous girder bridge. This paper mainly introduces the overall design of the bridge.

Keywords: variable cross-section continuous beam; the overall design; key points of design; technical standards

中图分类号: U442.5文献标识码：A文章编号：

一、工程概况

策源路大桥是策源路跨越景观湖的总要节点工程，其主桥结构型式为25+36+25m的变截面预应力混凝土连续箱梁（引桥为20m预应力简支空心板），桥梁全长126m。

桥址所在地区地区属北温带季风气候区。一年四季分明，夏季炎热，多南风和东南风，

冬季寒冷，多北风和西北风。常风向为南风，强风向为北风，极大风速36.4m/s，无风频率9%，基本风压0.40kN/m2，基本雪压0.35kN/m2。年平均降雨量615.3mm，降水量多集中于6～9月份，约占全年降水量的60%。蒸发量在1656.6～1891.4mm之间。初霜期为10月24日，终霜期为翌年4月4日，封冻期为12月20日，开冻期为翌年2月17日。年平均气温12.60℃，历史最高气温40.50℃，最低气温-21.40℃。最大冰厚0.30m，最大冻土深度0.50m。场地土为中硬土，场址区属对建筑抗震一般地段。根据钻孔资料，覆盖层厚度大于5米，场地类别为Ⅱ类

二、主要技术标准

(1)、设计基准期：100年。

(2)、设计安全等级：二级。

(3)、桥梁抗震设防类别：B类

(4)、设计车辆荷载：桥梁设计荷载为公路—Ⅱ级

(5)、桥面宽度：

标准断面：2.0m（人行道）+8.0m（车行道）+2.0m（人行道）＝12.0m。

(6)、桥面横坡：1.5%

(7)、桥涵设计洪水频率：1/100。

(10)、地震动峰值加速度：0.15g

三、总体设计

策源路大桥主孔受景观湖宽度控制。按照桥孔布置原则，并对同跨度的结构形式进行综合比较，最终采用了结构整体性好 ，技术先进，经济合理的 (25+36+25)m变截面预应力混凝土连续箱梁为该桥主跨最终实施方案，桥型见图 1。

图1策源路大桥桥梁立面图

3.1主桥上部结构设计

主桥上部结构采用25+36+25m变截面预应力混凝土连续梁，桥梁横向宽12m，采用斜腹板单箱双室截面，主跨支点处梁高2.0m（与跨径的比值为1/18），跨中梁高1.5m（与跨径的比值为1/24），梁高按二次抛物线m变化。

图2箱梁跨中横断面图 (单位：cm)

图3箱梁中支点横断面图 (单位：cm)

箱梁为单箱双室截面，箱底宽7.134m，箱顶宽11.800m。箱梁顶板厚度为22cm；箱梁腹板厚度一般取为40cm，支点附近线性变化为60cm；箱梁底板厚度由22cm变化为40cm；翼缘板端厚度20cm。

箱梁采用预应力混凝土结构，顶板、腹板、底板及合龙束等纵向预应力采用19φs15.2、15φs15.2高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1860Mpa，钢束控制张拉应力取用

σcon=0.73fpk,预应力管道采用塑料波纹管，采用真空压浆工艺。

横向预应力采用5φs15.2高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1860Mpa，按照单端交错张拉，预应力锚具采用M15-5张拉端及M15-5P固定端P型锚具，钢束控制张拉应力取用σcon=0.75fpk，预应力管道采用塑料波纹管，采用真空压浆工艺。

3.2主桥下部结构设计

主桥中墩基础为承台＋群桩基础，桩采用φ120cm的钻孔灌注桩，承台厚度均为2.2m。中墩采用双柱墩，柱顶略向外倾斜，以增大支座间距。双柱间用水平系梁联系。

主桥边墩基础为承台＋群桩基础，桩采用桩径φ120cm的钻孔灌注桩，承台厚度均为2m。边墩采用2.0x1.2m实体墩。

3.3构造设计要点

相对于既有大跨径连续梁桥 ，该桥设计增加了以下思路 ：

(1)设置较大边中跨比例：该桥为0.694，有利于对跨中下挠的控制。

(2)采用单箱双室断面：由于该桥单幅桥宽12.0m，采用单箱双室断面，相应悬臂与箱室宽度变小，剪力滞效应及畸变都会减小。

(3)增加梁高：跨中梁高H中＝1.5 m，高跨比H中／L=1／24；根部梁高H根＝2.0m，高跨比H根／L=l／18；根部梁高／跨中梁高=1.333，增加了跨中的刚度，有利于控制跨中下挠。

(4)为了控制主梁的主拉应力，设置了腹板下弯束 ，与竖向精扎螺纹钢筋共同控制主拉应力。

四、结构计算

主桥总体计算采用《桥梁博士》程序计算，并用《Midas civil 2010》程序进行验算。

(1)结构离散

主桥按平面杆系进行结构分析，按全预应力结构进行设计，按实际施工过程进行模拟，对结构按照施工顺序结构离散。

根据连续梁桥满堂支架施工特点，每个阶段施工时间为10d，分四个阶段：立模、绑扎钢筋及浇筑混凝土 ；混凝土养护；张拉钢束；桥面铺装等桥面系构造。

(2)计算参数选取

a．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。

b．汽车荷载 ：公路一Ⅱ级。

c．温度作用 ：体系温差考虑升温28℃、降温34℃，梯度温差按规范(JTG D62-2004)取值。

d．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》(JTG D62-2004)算法，保证混凝土养生龄期7d以上。

(3)荷载组合：根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)对施工阶段进行控制外，使用阶段按九种工况进行组合控制。

(4)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》(JTG D62-2004)规定执行 。

(5)计算结果

采用上述两种软件进行计算 ，承载能力极限状态和正常使用极限状态均满足 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)全预应力构件的各项要求。

五、施工方案

在桥墩处搭设施工平台，承台采用双壁钢围堰施工；墩柱采用在承台上搭设支架立模施工。在主墩及边墩上搭设模板并绑扎钢筋、浇筑混凝土；然后待混凝土强度达到90%后拆除模板并张拉预应力钢绞线；再施工桥面附属设施。

六、结构耐久性设计

经多方案比选，最终采取以下主要措施，提高桥梁耐久性：

（1） 提高混凝土中钢筋的保护层厚度

本工程主要钢筋保护层均不小于规范的要求。

（2） 控制裂缝宽度

钢筋混凝土结构通过增加配筋，增大截面尺寸等措施限制裂缝宽度。钢筋混凝土现浇箱梁按全预应力结构控制，普通钢筋混凝土构件裂缝宽度不大于0.20mm。

（3）采用真空压浆

预应力管道内的注浆采用真空压浆施工工艺，确保注浆密实。

（4） 采用高性能混凝土

提高混凝土材料抗氯离子渗透的根本方法是采用高性能混凝土。所谓高性能混凝土与长期以来使用的普通混凝土并没有本质的差别。它与普通混凝土的差别在于通过掺入粉煤灰、高炉矿渣、微硅粉中的二种或三种掺料，来提高混凝土在特定条件下所需要的特定性能，如高弹性模量、低渗透性以及抵抗某些类型破坏的性能。混凝土应内掺混凝土防腐外加剂，通过掺入抗腐蚀的成分，并细化混凝土中的毛细孔、提高混凝土的密实性同时提高混凝土抗压强度，起到对混凝土的防腐作用。通过添加钢筋阻锈剂可以有效抑制、阻止、延缓钢筋銹蚀的发生，从而达到延长结构使用寿命的目的。

（5） 混凝土表面涂层

墩柱、桥台所遭受的腐蚀主要是地表附近的盐结晶腐蚀、冻融和碳化。本工程墩柱在承台或系梁顶至标高6.5m之间的部位涂刷含阻锈剂的混凝土保护剂，这样可以防止水通过毛细管向上或向内扩散，同时起到防冻、防碳化作用。

七、结语

对于该桥的设计，在构造和计算控制等方面做了不同于既有大跨径连续梁桥的优化，同时提出了大跨径连续梁桥设计的一些新思路，为同类工程提供参考。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通部标准，《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004） 北京：人民交通出版社，2004年。

[2] 中华人民共和国交通部标准，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D60－2004） 北京：人民交通出版社，2004年。

[3]徐岳，王亚君，万振江编著，《预应力混凝土连续梁桥设计》北京：人民交通出版社，2000年。