要求及保证边跨支点不会出现负反力,因此等高段主跨主梁(长79m)采用Q345qD钢材预制箱梁,其余主梁采用C50现浇预应力混凝土梁。
由于主跨钢梁采用双边箱形式,为保证主梁刚度过渡平顺,结构传力顺畅,与之相接混凝土主梁一般仍采用双主梁形式,其具体布置见图4。但混凝土主梁设计需构造简单、受力合理,考虑混凝土主梁自重较大,采用整体箱梁较为合理,其具体布置见图5。
图4 双边箱混凝土主梁构造 图5 整体混凝土箱梁构造
边跨侧主梁设计为单箱八室预应力箱梁,C50混凝土,梁高2.50m,在塔根部区域加厚为4m,箱梁底宽33.5m,顶宽41.0m。顶板厚25~40cm,底板厚22~60cm,腹板厚度50~75cm,腹板内设置纵向预应力钢筋。
图6 混凝土主梁横断面示意图
主跨侧主梁采用单箱双室钢箱梁,Q345qD钢材,梁高2.5m,两片箱梁通过横梁和桥面板连接形成整体。钢箱梁顶板钢板厚14mm,下设U型加劲肋,底板厚16mm,腹板厚12mm,钢混结合段及拉索锚固区钢板均采用28mm加强。全桥钢主梁共长79.0m。
图7 钢主梁横断面示意图
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3.4 钢砼结合段设计
结合段设计是混合梁的关键部位,要求设计对各种荷载产生的轴力、弯矩、扭矩和剪力的传递顺畅可靠,在荷载作用下具有一定的承载安全贮备,刚度过渡良好,耐久性好,抗疲劳性能好,力求减小应力集中。
本桥设计结合段为混凝土截面,其腹板与底板外包钢板与钢箱梁一致,形成外包钢箱梁;为了结合段与两端过渡均匀,在结合段端部设置了过渡段;为保证结构过渡连续,混凝土段的纵向钢筋伸入结合段,结合段顶板的上层纵向钢筋与横向钢筋焊接。
结合段内钢梁腹板、端横隔板混凝土侧、纵向隔板布置剪力钉,纵向隔板侧设置PBL剪力键,底板纵向加劲肋上开孔,钢筋通过以形成PBL剪力键,钢箱梁过渡段按通高设置隔板,本方案剪应力主要由PBL剪力键来传递,PBL剪力键在国内外已经有了很多工程实例,如日本鹤见航道桥、广东佛山平胜大桥、南京长江第三大桥等。
图8 钢砼结合段构造图(单位:mm)
3.5 飞燕拱肋设计
对于常规桥梁,当边跨重量不足时,一般采用箱内添加配重的形式解决,但由于本桥宽度达41m,拉索锚固间距达28.1m,采用箱内配重时,端横梁受力巨大,2.5m高截面无法满足受力要求。
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图9 飞燕拱肋外形图
图10 飞燕拱肋与箱梁侧端横梁位置示意图
温榆河大桥景观设计为曲颈高歌的天鹅,设置飞燕拱肋后不但使天鹅的形象更加丰满,其重量也满足了结构配重要求,且有效改善了端横梁结构受力,降低了端横梁的截面高度。
4.结语
温榆河大桥在结构设计时努力将桥梁结构与建筑艺术相结合,因此采用了独塔混合梁折线斜塔斜拉桥结构型式,其主要特点如下:
① 对于桥面较宽,梁体无索区较长的独柱折线斜塔斜拉桥,刚构体系是较好的选择。 ② 本工程根据主塔受力特点,主梁分别采用双边箱钢主梁及混凝土整体箱梁,使得结构受力合理,工程经济性好;创新型的钢混结合段设计满足了结构刚度过渡及结构传力的要求;
③ 本桥边跨设置飞燕拱肋,丰富了大桥景观造型,也对大桥整体结构受力具有较大贡献,是桥梁结构与桥梁美学结合的有效尝试。
经过计算与分析,本桥结构体系是安全可行的,体现了新颖优美的桥梁艺术理念,拓展了斜拉桥结构及建筑型式。本工程已于2010年建成通车,使用状况良好。
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参考文献:
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[2] 刘士林,梁智涛,侯金龙,孟凡超主编,斜拉桥,北京:人民交通出版社,2002 [3] 梁志广,李建中,石现峰. 斜拉桥施工初始索力的确定.工程力学,2000年6月 [4] 张雷,王召牯. 折塔式斜拉桥设计 铁道标准设计,2005年11月
[5] 陈开利,余天庆,习刚.混合梁斜拉桥的发展与展望.桥梁建设,2005年第2期
作者简介:张景尧(1976-),男,河北省唐山人,高级工程师,从事市政工程管理工作
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