鄂尔多斯市某上承式景观桥梁设计

武占科　江建军

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海　200092)



鄂尔多斯市某上承式景观桥梁设计

武占科江建军

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092)

摘要:介绍了鄂尔多斯市某上承式景观桥梁设计的主要技术标准，通过模拟计算，探讨了该桥梁的结构设计要点，并阐述了其主要的施工步骤与要求，确保了成桥后桥梁的正常运营。

关键词:景观桥梁，结构设计，计算模型，钢结构

1　概述

该景观桥梁位于鄂尔多斯市伊金霍洛旗，呈南北走向。桥梁范围道路中心线为直线+圆曲线段，根据景观方案要求，桥梁采用上承式钢结构拱桥，全长59．256 m，桥宽30．80 m。

伊金霍洛旗的地质基础是侏罗纪和白垩纪的水平岩层，地下水岩相变化十分剧烈，中生界和新生界地层发育、分布普遍。岩层大部分为砂岩和砾岩，岩层疏松，易于风化。桥位处地质状况较好，桥梁采用重力式基础。

2　主要技术标准

1)道路等级:城市次干道;2)计算行车速度:40 km/h;3)设计荷载:桥梁设计荷载:城—A级;4)抗震设防标准:基本烈度6度，工程区域地震动峰值加速度为0．05g。

3　结构设计

3．1桥型布置

桥梁采用上承式钢拱结构，拱桥跨径为44．87 m，桥宽30．80 m，共设6片拱肋，拱肋间以“米”字型横向联系相连，桥面板采用钢正交异性板，拱上每侧设6排立柱，立柱上与横梁相连;桥两侧接重力式钢筋混凝土桥台。

3．2设计要点

主拱跨径43．275 m(算至拱肋入拱座位置)，矢高4．226 m，矢跨比1/10．24，拱轴线采用圆弧线，圆弧半径57．2 m，断面为工字型，高750 mm，宽850 mm，上下翼板及腹板皆采用30 mm厚钢板，每2 m设横隔板一道，与立柱相对应。拱底部设外包钢筋混凝土拱座，拱肋入拱座后即为直线。主拱左右各设6排立柱，立柱断面为空心椭圆形，宽200 mm，高100 mm，壁厚12 mm。全桥设7种、共13道小纵梁，小纵梁采用工字型断面，底宽采用300 mm，高度范围436．4 mm～659 mm，腹板采用12 mm厚钢板，底板采用厚度16 mm钢板。全桥共设23道横梁，间距约为2 m，横梁采用工字型断面，腹板厚度12 mm，底板厚度16 mm。拱肋间共设5道横向联系，横向联系均采用“米”字型，横向联系采用工字型断面，高500 mm，翼缘宽300 mm腹板厚12 mm，翼缘厚16 mm，横向联系杆件间连接及横向联系与主拱的连接均采用施工方便，外观流畅的焊接整体式节点板。桥面板采用钢板厚为14 mm，下设“U”型和“L”型纵向加劲肋，其中行车道范围内为“U”型加劲肋，间距为606 mm，人行道范围内设“U”型和“L”型加劲肋，“U”型加劲间距为738 mm，“L”型加劲间距为400 mm。本桥采用钢筋混凝土重力式基础。基底嵌入岩层不小于50 cm。桥梁立面与横断面布置图见图1，图2。

4　计算分析

图1　桥梁立面布置图（单位：mm）

图2　桥梁横断面布置图（单位：mm）

4．1计算模型

计算分析采用Midas/Civil进行模拟，根据结构对称性，计算模型建立了1/4桥梁构件。主拱、立柱、拱间横向联系采用梁单元模拟，桥面系中横梁、纵梁、桥面板、桥面加劲采用板单元模拟。可变作用通过设置虚拟梁传递到桥面。拱脚与桥台铰接，桥面板与桥台连接处设置竖向支撑约束。汽车荷载采用城—A级，按双向四车道考虑横向折减系数;计算考虑了整体升降温为+31℃和－58℃;桥台沉降为2 cm。桥梁计算模型见图3。

图3　桥梁计算模型

4．2主要计算结论

在基本组合作用下，主拱最大应力为106 MPa，靠近中跨的立柱最大应力为115 MPa，拱间横向联系杆件的最大应力为42 MPa。恒载作用下结构的最大变形为11 mm，活载作用下结构最大位移为12 mm，满足规范相关要求。拱脚处最大水平推力为3 318 kN，竖向力为1 200 kN。桥面板与桥台相接处采用密布的四氟板橡胶支座，单个支座反力最大190 kN。

5　主要施工要求

5．1施工主要步骤

1)下部基础施工，同时工厂内钢结构制作;2)吊装主拱，就位后在拱脚处塞入钢板，保证拱脚与拱座密贴，焊接拱间横向联系; 3)安装立柱;4)安装桥面板;5)桥面铺装及附属设施施工。

5．2钢梁焊接

钢结构的主要构件由承载构件、加劲构件、连接构件组成，包括关键的受拉部位、易断裂部位、主要局部稳定部位。对接焊缝必须按规范要求开具相应的“V”型坡口，各焊缝高度应符合规范要求;焊接不应有裂纹和沿焊缝边缘的未熔合、溢流、烧穿、假焊、未填满的火口以及超出容许限度的气孔、夹渣、咬肉等;自动焊或半自动焊采用的焊丝和焊剂，应分别符合相关国家标准，选用的焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应。

5．3钢梁防腐涂装

钢结构防腐与涂装应采用性能可靠、附着力强、耐候性好、防腐蚀强，成熟可靠、其使用期保证在20年以上的涂装材料。本桥采用电弧喷铝为主要防腐涂料，方案为电弧喷铝、环氧云铁封闭漆，聚氨酯面漆。顶面采用环氧富锌底漆。

5．4下部结构

由于承台混凝土体积大，浇筑混凝土应注意水化热的影响，做好降温措施，避免发生温度收缩产生裂缝。台后填土要求采用透水性好的土分阶段分层回填。

6　结语

本桥矢跨比较小，工字型断面的主拱结构简约，椭圆形的立柱纤细，整体给人以简约明快的感觉。桥梁造型美观，能够与周边环境相协调，较适合在地质条件好的地区使用。同时钢结构加工的精度和质量较有保证，成桥后桥梁整体质量和外观较好。该桥已建成投入使用，目前运营状况良好。

参考文献:

［1］JTG D60—2004，公路桥涵设计通用规范［S］．

［2］CJJ 77—98，城市桥梁设计荷载标准［S］．

［3］吴冲．现代钢桥［M］．北京:人民交通出版社，2006:9．

中图分类号:U442

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0183-02

收稿日期:2016-04-02

作者简介:武占科(1981-)，男，工程师

Design of the deck-type landscape bridge in Ordos city

Wu ZhankeJiang Jianjun
(Tongji University Building Design Academy(Group)Co．，Ltd，Shanghai 200092，China)

Abstract:The paper introduces major design technology criteria of the deck-type landscape bridge in Ordos city，explores the bridge structure design points through simulation computation，describes its major construction procedures and demands，and finally guarantees the normal operation of the bridge completed．

Key words:landscape bridge，structural design，computation model，steel structure