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益阳资江四桥主桥规划
2010-11-04 
概述

  益阳资江四桥是益阳市城市外环路上跨过资江的一座特大888真人注册,南岸接线是规划中的虎山路;北岸接线经城市外环路别离与319国道、益沅公路、资阳路相接后再与白马山路衔接。南北接线总长12.2 km 。大桥坐落益阳市城区资江上游4960 m的青龙洲,总长965.24 m。南、北岸引桥均规划为9×20 m预应力混凝土简支空心板;主桥两头副孔均规划为2×50 m预应力混凝土等截面现浇接连箱梁;主桥规划为50 m+150 m+200 m独塔双索面预应力混凝土斜拉桥。

  1.技能规范

  ① 工程等级:近期为Ⅰ级公路,远期为城市外环主干道;

  ② 规划荷载:公路—— Ⅰ级;

  ③ 桥面宽度:主桥总宽28.00 m;引桥总宽25.00 m;

  ④ 规划时速:80 km/h;

  ⑤ 通航规范:Ⅳ一2级,通航净空:50 m×8 m(宽×高);

  ⑥ 地震参数:本区域地轰动峰值加速度为小于0.05 g,反响谱特征周期0.35 S;

  ⑦ 规划水位:SW1/10o=41.08 m;规划通航水位HW5%=38.41 m。

  2.建造条件

  桥位处在曲折河道正中间,在桥位的下流有一江心沙洲(青龙洲),两岸地势开阔平整,高差小,多为农田,高程约为32-35 m,均筑有防洪大堤。河道均系单式断面,因为河道内采砂船作业频频,河槽凹凸不平,河槽高程介于14-25 m之间。桥位区属冲洪积阶地地貌,河槽宽约551 m。

  桥位两岸施工场所开阔,便于施工。不足之处是此处河槽较窄,大桥对资江行洪有必定的影响,并且此处是资江的拐弯处,对资江河道通航有必定的影响。

  桥位区域年平均气温16.8℃ ,一月平均气温5℃ ,极点最低气温-9.2℃,七月平均气温29℃ ,极点最高气温40.8℃。桥位区内覆盖层主要为亚粘土、细砂、圆砾及卵石层,厚度较大;基岩主要为板岩。微风化基岩的天然湿度极限抗压强度R a>5 MPa,可以作为杰出的大直径嵌岩桩根底持力层。

  3.计划规划

  3.1 桥型计划构思

  本项目是一项跨过资江通途的雄伟工程,应该在满意运用要求的前提下,结结构型力求安全、适用、经济、漂亮,表现时代风貌,在桥型计划挑选时,除了要满意桥面行车的安全要求外,还有必要确保满意航运、水利、防洪等各方面的要求。

  针对该桥的地势、地貌状况,选用梁桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥都是可行的。可是若选用梁桥,200 m的跨径略大,且该桥型与两岸景象不协调;若选用拱桥,则结构方式与接近888真人注册相似,达不到一桥一景的意图;跨径200 m悬索桥造价较高,不行经济。独塔双索面斜拉桥修建高度小,桥型漂亮,线条简练,技能老练,造价适中[1,2]。因而,通过重复比较和研讨,引荐选用独塔斜拉桥计划,桥塔结构选用A型索塔(见图1)。
图1 桥型安置

  独塔双索面斜拉桥计划主桥以50+150+200m跨过主航道,河槽压缩少,有利于汛期泄洪;两个主孔均能通航,能削减船只碰击的时机。

  3.2 桥跨安置规划

  本桥规划初始,主桥桥孔安置为2×50m+50m+150m+200m+2×50m七跨接连独塔斜拉桥计划进行研讨,通过核算发现14号墩顶的主梁负弯矩非常大,并且15号-16号墩以及9号-l0号墩之问的箱梁正弯矩非常大。通过配束、调索今后,这两处的主拉应力、抗裂性、承载才能均达不到规范要求。

  为了处理此处的箱梁问题,将50m区梁高改为3.2m。这样修正今后,通过核算,15号-16号墩以及9号-10号墩之间的箱梁正弯矩很大的问题得到处理,箱梁的抗裂性和承载才能均可以满意要求,可是在14号墩上缘的抗裂性依然很难满意要求。即便上缘最大应力现已超越规范要求,最小应力依然有3.2 MPa的拉应力,阐明截面的刚度依然偏小(注:本汁算还没有考虑索、梁温差和塔的左右侧温差,也没有考虑缩短徐变没有完结时的通车状况,假如再考虑以上状况,主梁最大应力和最小应力会愈加晦气)。

  若两个辅跨选用变截面的计划,梁高需到达4m,但这样规划造价很高,施工和规划的难度都添加不少。

  综上所述,笔者以为斜拉桥与接连梁直接衔接这种结构系统自身会在过渡墩构成薄弱环节,规划此类888真人注册时,应予以注重。

  4.结构规划

  4.1 主梁(见图2)
主梁

  益阳资江四桥主梁选用预应力砼箱梁,单箱四室截面,接连长度400m。箱梁中心线处梁高270 cm,箱梁全宽2820cm,顶、底板厚度均为24 cm。主梁共分红51个节段,0号、1号梁段规划选用支架现浇,其他梁段均规划选用挂篮对称悬浇施工。为了消除边墩支座负反力并添加结构刚度,在索塔处及梁端均选用加大截面面积的办法施加压重。

  主梁纵向预应力束均规划选用9ψs15.2和7ψs15.2钢绞线;主梁顶板厚度40cm处,不设置横向预应力束,顶板厚度24cm处,设置横向预应力束为3ψs15.2钢绞线。

  为了添加主梁横向刚度,改进桥面板受力功能并均匀传递斜拉索拉力,在主梁中设置了多道横梁。规范中横粱厚度30cm,横梁预应力束选用19ψs15.02钢绞线。

  4.2 斜拉索

  斜拉索选用PES(C)7热挤聚乙烯拉索,PESM7冷铸镦头锚固系统,塔端为张拉端,梁端为固定端。拉索为扇形安置的空间双斜索面,全桥共49对,塔端的规范索距为1.5m,梁端的规范索距为8 m,背索索距为6 m。拉索与桥轴线的倾角为27.52°-79.13°。依据各拉索的规划索力并统筹考虑全桥的

  全体刚度,别离选用PES(C)7-151到PES(C)7-421等八种规范的斜拉索,总用钢量930 t。斜拉索安全系数按2.5操控[3]。。斜拉索制品有必要进行超张拉查验,弹性模量检测,静载功能实验和疲惫实验,检测实验办法按《中华公民共和国交通职业规范》GB/T 18365—2001(斜拉索热挤聚乙烯高强钢丝拉索技能条件)履行。

  4.3 索塔(见图3)
索塔

  索塔自承台顶面起总高123.180m,下塔腿及中塔腿均为单箱单室截面,塔根部尺度为8 m×10 m,中塔腿与下塔腿交接处索塔总宽39.20 m,中塔腿尺度为4.05 m×7.4 m。拉索锚固段为单箱单室和单箱双室截面,高度为41 m,平面尺度为4.05 m×7.4 m和6 m-8.95 m X 7.4 m。拉索锚墙厚度为1.5m,两头肋板厚1.0m,拉索锚固段配600置了纵、横向预应力束,别离选用φs15.2钢绞线“U”型安置。

  索塔横梁高5 m,壁厚1.0 m,装备φs15.2钢绞线。横梁顶面上设置了塔、梁暂时固结结构,主梁合拢时予以撤除。索塔及13号、16号过渡墩上均设置了纵向、横向限位块,施工时应准确放样,确保纵向漂浮系统的构成。索塔依据核算,各段别离选用了不同的配筋率装备φ32束筋。

  4.4 下部结构

  主桥13号索塔根底规划选用13D 320 cm钻孔灌注嵌岩桩基(基岩为微风化泥质板岩[Ra=7.0MPa],桩端嵌入微风化泥质板岩10 m),分三排呈梅花形安置,承台尺度33.32 m×16.2 m×6.0m,并设50 cm厚承台封底。l2号辅佐墩规划为双柱式墩,根底为2D280钻孔灌注嵌岩桩基(基岩为弱风化泥质板岩和微风化泥质板岩[R a=4.4 MPa]和[Ra=7.0 MPa],桩端嵌入微风化泥质板岩1 m);墩柱为2D 250 cm圆柱墩。墩顶设LYQZ系列双向活动拉压支座和单向活动拉压支座各一个,规划接受6 000 kN 压力、2 000 kN拉力。

  5.结构核算

  益阳资江四桥近期规划为I级公路,四车道;远期规划为城市外环主干道,撤销中问的2 m分隔带,半幅行车道由7.5 m变成9 in,相应的由四车道变成六车道。上、下部结构剖析按两种行车道宽核算,均满意规划要求。

  5.1 上部结构

  200m斜拉桥运用《Qjx》888真人注册归纳核算程序进行纵向核算,运用888真人注册博士归纳核算程序进行纵向核算校核。纵向核算荷载等级为公路一I级,人群荷载选用2.5 kN/m²,结构核算基准温度20℃ ,结构全体温升20℃ ,全体温降15℃,桥面系箱梁温升梯度14℃ ,温降梯度7℃ 。斜拉索与砼温差10℃ ,索塔正反面温差5℃ 。结构离散图及组合一耐久状况正截面压应力求见图4,核算成果标明上部结构在最晦气荷载组合下,均满意规范要求。
图4 结构离散图及组合一耐久状况正截面压应力求

  5.2 索塔

  索塔静力核算与主梁纵向全体核算一起进行,索塔锚固区以下最大压应力为11.7 MPa,最小压应力为5.2 MPa;索塔锚固应力呈线性散布,均为压应力。

  选用ANSYS通用有限元程序对索塔进行空间剖析,得出其基频模态为面内曲折,基频8.19 Hz;面外最小基频43.6 Hz。桥塔全高规模内涵竖向及横向根本为压应力,竖向压应力在3.4-16.4 MPa之间。因为集中力效果,在锚固段衔接墙处横桥向外侧部分有小于1 MPa的竖向拉应力。其间横梁与索塔相交处内侧竖向最大压应力为16.4 MPa,塔身最大主压应力16.6 MPa,衔接墙处塔身外侧有最大主拉应力为1.1 MPa。

  选用ANSYS通用有限元程序对索塔锚固段和索塔横梁进行空问剖析,将核算成果与手算预应力值相叠加得到锚固段实践应力值,核算标明锚固段断面均为压应力。考虑到在张拉u型预应力筋时预应力丢失的杂乱性,规划在锚固段断面上坚持2 MPa左右的压应力。运用888真人注册博士对横梁进行受力剖析,并用ANSYS校核部分应力成果,在横梁上张拉19φj15.2的预应力钢筋,使横梁在全长规模内均为受压。

  6.施工关键

  索塔选用A型索塔,浇筑过程中,塔柱的安稳性特别重要,尤其是中塔腿部分施工,施工需采纳办法加强横向联系,以确保索塔横向的面内安稳及施工精度。

  因为该桥为空间斜索面,各拉索锚块的几许形状杂乱,在进行拉索锚固段的施工时,应选用坐标法严格操控施工放样精度,使锚块平面方位差错操控在±5 mm规模内,差错过大将给斜拉索张拉带来很大的困难,并使锚头部分应力增高而导致开裂。

  主梁选用前支点挂篮悬浇施工,挂篮(包含模板及其它施工荷载)规划分量160 t,其间前锚点离梁段前沿75 cm,后锚点离梁段前沿875 cm(6 m梁段为675 cm)。与18 梁段(有辅佐墩横梁)对称的18 梁段相应的方位有必要进行压重,以确保主梁对称平衡的施工,压重的分量为45 t。

  7.结语

  益阳资江四桥为主跨200 m独塔斜拉桥计划,通过很多的核算剖析,克服了跨径大、索塔结构杂乱等规划难题,合理地选取了888真人注册结构方式。

  一起,大桥的建造可以进步城市道路的成网性和交通流量与流向的合理性,扩展益阳市资江以北区域骨架,可为城市新增建造用地6 km 以上,也为益阳市添加了一道靓丽的风景线。

  参考文献:

  【1】刘土林,斜拉桥[M],北京:公民交通出版社 2002。

  【2】严国敏,现代斜拉桥[M],成都:西南交通大学出版社 1996。

  【3】林元培,斜拉桥[M],北京:公民交通出版社 1994。
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