宋 凯 鹏
(上海同盛内河航道建设发展有限公司，上海 200092)
某大跨连续梁桥设计
宋 凯 鹏
(上海同盛内河航道建设发展有限公司，上海 200092)
以大芦线航道整治二期工程航南公路连续梁桥为例，探讨了工程采用的挂篮悬臂节段施工技术，概述了大桥的总体布置、主梁结构设计及预应力体系布置等，并对桥梁结构内力和应力进行了计算，统计了类似桥梁结构参数的取值，为同类桥梁的设计及施工提供借鉴。
桥梁，大跨连续梁，悬臂节段施工，结构
1 工程概况
航南公路桥位于上海市浦东新区航头镇，为航南公路跨越大芦线航道的桥梁。大芦线航道位于上海东南部，呈东西走向，起于黄浦江，止于东海。由于大芦线航道由现在的Ⅴ级提升为Ⅲ级航道，原航南公路桥不再满足航道的通航要求，需拆除重建。新建的航南公路桥为(72+122+72) m预应力混凝土变高连续梁结构，桥宽10 m，采用悬臂节段施工。
2 结构设计
2.1 总体布置
本工程范围内大芦线(大治河)河道宽102 m，航道通航净宽79 m，根据航道要求新建桥梁需一跨过河。主桥设计中心线与航道设计中心线斜交，斜交角度为27.743°，采用斜桥正做。考虑桥墩立柱宽度及斜交情况，主桥跨径定为122 m。根据常用经济合理边中跨比，主桥跨径布置采用(72+122+72)m。主桥总体布置图见图1，中支点处横断面布置图见图2。
大桥的主要技术标准：航道等级为Ⅲ级，规划通航净宽79 m，通航净高7 m；横断面布置为：0.5 m(防撞护栏)+9 m(人非车混行道)+0.5 m(防撞护栏)=10 m；设计车速：30 km/h；荷载标准：汽车荷载为城—B级(双向二车道)。
2.2 主梁结构设计
对已建或已设计好的采用悬臂节段施工的大跨连续梁桥(主跨100 m～150 m)的结构参数进行统计，见表1。
表1 大跨连续梁桥结构参数统计
预应力混凝土梁式桥梁设计施工技术指南[1]中结构尺寸建议取值为：支点处高跨比1/15～1/20，跨中处高跨比1/30～1/45；顶板厚度不宜小于280 mm，底板厚度不宜小于320 mm，腹板厚度不宜小于500 mm；边中跨比宜为0.5～0.8(悬臂节段施工取小值)。
由表1参数统计可知，大跨连续梁桥高跨比(梁高/主跨跨径)一般取值：支点处为1/16～1/18，跨中为1/33～1/45；顶板厚一般取值为280 mm，跨中底板厚一般取值300 mm，支点底板厚一般取值(0.6～0.7)L/1 000；跨中腹板厚(单个腹板)一般取值450 mm～500 mm(与箱室宽度及跨中腹板等厚段长度有关)，支点腹板总厚一般取值(1.0～1.2)L×B/1 000；边中跨跨径比一般取值0.57～0.62。
实际桥梁工程结构参数取值与设计指南中建议取值基本吻合，且更精细化。本桥设计参照结构参数的通常取值初定本桥的结构尺寸取值，然后根据计算结果，对结构尺寸进行优化修正。
箱梁采用单箱单室直腹板截面，顶板设置2%双向横坡，底板为水平。箱梁中支点梁高取7.0 m，高跨比1/17.43；跨中梁高3.5 m，高跨比1/34.86，边跨与中跨梁高对称，梁高按二次抛物线变化。箱梁顶板厚280 mm；箱梁底宽5.0 m，底板厚300 mm～750 mm，底板厚度按二次抛物线变化；腹板厚500 mm～900 mm，按线形变化；悬臂板长度2.4 m，悬臂端部板厚220 mm、根部厚度550 mm；箱内腹板与顶底板相交处分别设1 500 mm×270 mm和600 mm×300 mm倒角。箱梁在墩顶处设置横梁，跨中不设横隔板。横梁外侧设牛腿，支座中心位于腹板范围内。
2.3 预应力体系
箱梁设纵向预应力、横梁横向预应力和腹板竖向预应力，桥面板不设预应力。箱梁纵向按全预应力构件设计，横梁按预应力A类构件设计，桥面板按钢筋混凝土构件设计。
纵向、横梁预应力采用φs15.2高强度低松弛钢绞线，标准强度为1 860 MPa，锚固体系为群锚体系。竖向预应力采用PSB785级精轧螺纹钢筋。预应力均采用真空压浆工艺。
针对大跨径预应力连续梁桥运营阶段常见的开裂及跨中下挠等病害，本工程预留了体外预应力备用钢束，在施工时完成体外预应力相关锚固、转向、减振预埋件的施工，后期运营时根据实际使用情况决定是否张拉启用。体外预应力拟采用φs15.2-19型环氧涂层七丝预应力钢绞线。体外预应力需满足单根可更换的要求。
预应力张拉次序：纵向悬浇钢束随节段施工依次张拉；边跨连续钢束在边跨合龙后分两批张拉；中跨连续钢束在全桥合龙后分两批张拉。竖向预应力滞后两个节段依次张拉。
2.4 主桥施工方案
主桥连续梁采用悬臂浇筑法施工，箱梁0号节段长度为12 m，对称悬臂浇筑部分共分为13个节段，节段长度3.5 m～4.5 m，合龙段长2.0 m，全桥共设置两个边跨合龙段和一个中跨合龙段，边跨支架现浇段长9.9 m。
先在支架上浇筑0号节段并进行临时固结，再利用挂篮依次悬臂浇筑1号～13号节段，并适时搭设支架现浇边跨现浇段，然后进行边跨合龙并解除临时固结，最后进行中跨合龙。
3 结构分析
3.1 主要计算参数
主梁计算主要参数见表2。采用桥梁博士V3.2计算，综合考虑恒载、汽车活载、预应力荷载、混凝土收缩徐变、温度荷载、支座不均匀沉降等荷载的组合作用，对主梁进行计算分析。
表2 主要计算参数表
3.2 主要计算结果
主梁正截面承载能力、斜截面承载能力主要验算结果见表3，表4。
表3 正截面抗弯承载能力验算 kN·m
表4 斜截面抗剪承载能力验算 kN
营运阶段短期效应组合上缘最小压应力为0.1 MPa，下缘最小压应力为2.0 MPa，最大主拉应力0.5 MPa,满足规范要求。标准组合下上缘最大压应力15.4 MPa，下缘最大压应力14.6 MPa，最大主压应力15.4 MPa，满足规范要求。箱梁主要应力图见图3，图4。
4 结语
近几十年，我国桥梁建设有了较大规模的发展。大跨变截面预应力混凝土连续梁桥由于受力性能好、结构刚度大、施工简单、养护维修方便等优点，在主跨200 m以内的桥梁被广泛采用。航南公路桥在设计过程中，参考了国内类似跨径桥梁的结构参数取值，并结合具体计算，对结构尺寸进行了优化调整。计算结果表明，主梁极限承载能力及短期、标准组合下应力都满足规范要求。本桥的设计成果，可为同类桥梁设计提供借鉴。
[1] 鲍卫刚,周泳涛.预应力混凝土梁式桥梁设计施工技术指南[M].北京:人民交通出版社,2009.
[2] 邓 勇.某预应力混凝土连续梁桥内力计算分析[J].山西建筑，2014，40(7)：169-171.
On design for some large-span continuous beam bridge
Song Kaipeng
(ShanghaiTongshengInlandWaterwayConstructionandDevelopmentCo.,Ltd,Shanghai200092,China)
Taking the continuous beam bridge along Hangnan road of No.2 phase project of waterway treatment along Dalu expressway, the paper explores the hanging basket cantilever section construction technique, surveys the general layout, main structural design and prestressed system layout of the bridge, calculates the internal force and stress of the bridge structure, and undertakes the statistical analysis of the evaluation of similar bridge structural parameter, so as to provide some reference for similar construction.
bridge, large-span continuous beam, hanging basket cantilever constructing, structure
2015-02-06
宋凯鹏(1980- )，男，助理工程师
1009-6825(2015)11-0188-02
U448.215
A
