厦门市海沧货运通道桥梁抗震设计

苏永定

(中铁第一勘察设计院集团有限公司厦门分公司 福建厦门 361009)

厦门市海沧货运通道桥梁抗震设计

苏永定

(中铁第一勘察设计院集团有限公司厦门分公司 福建厦门 361009)

地震是自然界中一种突发性的严重灾害，目前尚无法准确地预报。因此，抗震设计仍属于经验学科范畴。文章结合工程实际，通过建立空间杆系模型计算桥梁横桥向及顺桥向地震力，同时采用桥梁铅芯隔震橡胶支座，使各桥墩共同受力，满足抗震要求。

抗震设计；铅芯支座

1 概述

1.1 工程概况

图1 主线桥道路标准横断面

厦门市海沧货运通道，设计起点与蜈蚣山2号隧道终点相接，上跨孚莲路疏港互通后沿既有孚莲路线位向西北方向延伸至设计终点孚莲路海翔互通。本项目包括一座主线桥，4座匝道桥以及地面道路改造。其中桥梁工程分为：主线桥(左、右幅)；A、B匝道桥和C、D匝道桥。高架桥主线桥面标准宽度分为13.25m、26m、15.5m三种，A、B匝道桥宽度为8.0m，C、D匝道桥宽度为9.5m，总桥梁面积为96 691.329m2，其中13.25m宽桥面面积33 773.1m2，26m宽桥面面积50 845.229m2，15.5m宽桥面面积3 379m2，9.5m宽桥面面积4 142m2，8m宽桥面面积4 552m2，如图1所示。

1.2 主要技术标准

(1)道路等级：城市快速路。

(2)设计行车速度：80km/h(货车限速：60km/h)。

(3)设计汽车荷载：城—A级(荷载系数1.3)。

(4)设计基准期：100年；桥梁设计使用年限为100年。

(5)桥面宽度：主线高架桥整体断面标准桥宽26m和15.5m，分幅断面标准桥宽13.25m，A、B匝道桥桥宽8m，C、D匝道桥桥宽9.5m。

(6)桥下净空：上跨被交路机动车道处为≮5.3m，施工期间桥下净空≮4.5m控制。

(7)桥梁设计安全等级：一级。

(8)桥梁环境类别：II类。

(9)抗震设防标准：地震基本烈度为7度，设计基本地震动峰值加速度为0.15g。桥梁抗震设防分类为乙类，抗震措施等级为8度。

(10)防撞等级：SA级(整幅桥中央分隔带护栏防撞等级为Am级)。

2 桥梁总体设计

2.1 主要设计原则

桥型选择遵循“安全、适用、经济、美观和有利环保的原则”，并考虑因地制宜、便于施工、就地取材和养护等因素。桥孔布设主要受所跨越的道路横断面、地面或地下构造物的制约，并结合桥位处的地形、地质、施工条件、施工工期等因素，针对该项目的特点，确定了以下设计原则：

(1)桥型选择及布设应考虑结构本身的合理性与协调性，并注意与周围景观相融合，做到景上添景。遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则。

(2)桥孔布设在不受制约的条件下，尽可能采用经济跨径。主线高架桥整体断面标准桥宽26m，基本跨度采用35m，其余桥宽基本跨度采用30m，梁体均采用预应力混凝土现浇箱梁，方便养护，采用连续的结构体系，以增加桥面平整度，使得行车舒适。

(3)尽量采用外形一致的梁体结构，以便采用模块化模板，方便施工，缩短工期，降低造价。

(4)梁型和墩型选择及布设应考虑结构本身的合理性与协调性，并注意与周围景观相融合，做到景上添景。遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则。

(5)为保证桩基质量，成桩后应逐一进行无破损检验，采用声测法，每根桩埋置3根φ56mm声测管，呈120°放置。

(6)从混凝土砼材料选择、结构构造措施及施工关键工序的控制等方面，提高混凝土耐久性。

(7)施工时要有环保意识，注意水土保持和美化环境，应做到文明施工、平安工地。

2.2 桥型布置

根据高架桥平面布置，高架桥主线桥面标准宽度分为13.25m、26m、15.5m三种，A、B匝道桥宽度为8.0m，C、D匝道桥宽度为9.5m，总桥梁面积为96 691.329m2，其中13.25m宽桥面面积33 773.1m2，26m宽桥面面积50 845.229m2，15.5m宽桥面面积3 379m2，9.5m宽桥面面积4 142m2，8m宽桥面面积4 552m2。

A、B匝道桥布置在主线高架桥中段，主要用于解决片区上、下高架桥的交通需求，桥墩位布置与相连接的主线高架桥对齐。

2.2.1 主线桥

主线高架桥分左、右幅布置，左幅桥起点里程为ZK4+904.165，终点里程为ZK8+254.997，全长3 350.832m，标准桥宽分为13.25m、26m和15.5m；右幅桥起点里程为YK4+923.230，终点里程为YK6+113.188，全长1 189.958m，桥宽为13.25m。

13.25m桥宽布置在高架桥的起点段，分左、右幅布置，跨越疏港通道互通和翁角路，左幅桥长1 245.832m，右幅桥长1 189.958m；26m桥宽的桥长1 887m，为高架桥的主体部分；15.5m桥宽布置在高架桥终点段，桥长为218m。

13.25m和15.5m桥宽基本跨度为30m，梁高为1.8m。高架起点分幅段,左幅桥跨越翁角路跨度为42m，采用变宽度连续梁(桥宽13.25m～21.75m)，梁高2.2m；左、右幅桥跨越疏港通道互通跨度为44m，采用变高度连续梁(桥宽13.25m)，支点梁高2.8m，跨中梁高1.8m。

26m桥宽基本跨度为35m，跨越规划东孚西路跨度为40m，梁高均为2.2m。

2.2.2 匝道桥

A匝道起点里程为AK0+136，终点里程为AK0+440，全长304m，桥面宽度8m，梁高1.8m。

B匝道起点里程为BK0+070，终点里程为BK0+335，全长265m，桥面宽度8m，梁高2m。

C匝道桥起点里程为CK0+104.034，终点里程为CK0+322.034，全长218m，桥面宽度9.5m，梁高1.8m。

D匝道桥起点里程为DK0+104.034，终点里程为DK0+322.034，全长218m，桥面宽度9.5m，梁高1.8m。

2.3 设计计算

2.3.1 设计荷载

(1)恒载

结构重力：根据材料重力密度计算。

预加应力：锚下控制张拉应力各联各异。钢束fpk=1 860MPa，预应力钢筋与塑料波纹管道壁的摩擦系数μ=0.15，管道局部偏差系数k=0.0 015,松弛系数按JTG D62-2004确定，钢筋回缩及锚具变形6mm。

混凝土收缩及徐变影响：按JTG D62-2004的方法计算。

基础变位影响力：按基础变位不均匀沉降,5mm～15mm根据跨度不同分别采用。

二期恒载：桥面铺装、防撞护栏、声屏障等。

(2)活载

汽车活载：城—A级(荷载系数1.3)。

汽车冲击力：梁计冲击力，冲击系数计算办法按城市桥梁设计规范执行。

车道横向折减系数：按JTG D60-2004执行。不计人群荷载。

(3)其他可变荷载

制动力：制动力计算办法按JTG D60-2004执行。离心力与制动力组合，制动力按70%计算。

离心力：曲率半径R≤250m时，计入行车离心力作用，离心力系数按JTG D60-2004执行。

风荷载、温度影响力、支座摩阻力等其它分项荷载按JTG D60-2004执行。温度梯度引起的效应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)中竖向温度梯度曲线执行，桥梁温度变化按整体升温25℃和整体降温25℃考虑。

(4)偶然荷载

根据《城市桥梁抗震设计规范》[1]，本桥抗震设计方法选用为A类，应满足相关构造和抗震措施的要求，应进行抗震分析和抗震验算。

2.3.2 结构计算

(1)上部结构计算

梁部采用MIDAS和桥梁博士V3.3计算，预应力混凝土连续箱梁按部分预应力A类构件设计。

梁体经计算，结构各截面的应力、承载力及刚度均满足设计要求，结构安全可靠。

(2)墩柱、桩基础计算

纵向水平力计算采用集成刚度法：各墩柱刚度考虑桩基、墩柱、支座共同作用。

纵向水平力有温度影响力、汽车制动力、地震力。

桩基础采用“m”法计算。墩柱计算采用按持久状况承载能力极限状态法即偏心受压构件正截面承载力配筋及裂缝验算。

通过计算分析，墩柱结构尺寸及其抗力、变形满足规范要求。

(3)抗震计算

采用MIDAS分析软件，建立空间杆系模型计算桥梁横桥向及顺桥向地震力。

抗震重要性系数：E1作用取0.61，E2作用取2.05，如图2～图3所示。设计地震动峰值加速度为0.15g。

场地类型为Ⅱ类，地震特征周期按0.4s。混凝土结构阻尼比0.05。

通过计算分析，结构各构件满足E1作用状态下偶然工况承载力要求，E2作用下变形及能力保护设计要求。

图2 E1反应谱

图3 E2反应谱

(4)抗倾覆计算

高架主线桥和匝道桥梁体经抗倾覆计算，抗倾覆安全系数均大于3。

3 结论

本工程通过反应谱法，对桥梁进行抗震分析，同时采用桥梁铅芯隔震橡胶支座，使各个墩共同受力，满足抗震要求，对桥梁运营安全起到良好的保护作用。

[1] CJJ 166-2011 城市桥梁坑震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社， 2011.

Seismic Design of Haicang Freight Road Bridge in Xiamen City

SUYongding

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.Xiamen branch，Xiamen 361009)

Earthquakes are a sudden and serious disaster in nature ，It is not yet accurate to predict ；Therefore, seismic design still belongs to the subject area of experience.This paper combines engineering practice，By establishing space truss system model to calculate the transverse bridge and along the bridge to seismic forces, At the same time the use of lead-rubber bearing bridge, pier so common force, to meet seismic requirements.

Seismic design；Lead bearing

苏永定(1980.9- ),男,工程师。

E-mail:9736654@qq.com

2017-02-20

U442.5

A

1004-6135(2017)06-0110-03