門式剛構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)探討

劉建輝

（深圳遠(yuǎn)征天元建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518048）

門式剛構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)探討

劉建輝

（深圳遠(yuǎn)征天元建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518048）

以實(shí)際工程為例，介紹了深圳南山區(qū)后海填海區(qū)中心路北段單跨23 m門式剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)，分析了門式剛構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的的方法，該橋的設(shè)計(jì)可為同類橋梁工程設(shè)計(jì)提供參考。

門式剛構(gòu)橋；梁高；預(yù)應(yīng)力；內(nèi)力

0 引言

隨著橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)的提高、計(jì)算軟件的完善，對橋梁的景觀設(shè)計(jì)要求越來越高。在單孔橋中除簡支梁橋以外，還有門式剛構(gòu)橋和斜腿剛構(gòu)橋。而門式剛構(gòu)橋是較好的可選橋型，特別是當(dāng)橋面標(biāo)高受到限制且河中不允許設(shè)置橋墩時尤其如此。當(dāng)跨徑較小時門式剛構(gòu)橋可以采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而對于跨徑較大的門式剛構(gòu)橋則需要在梁體設(shè)置預(yù)應(yīng)力束。門形剛構(gòu)橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，在附加荷載作用下，會產(chǎn)生內(nèi)力，當(dāng)支承剛度較大時，引起內(nèi)力更大，即預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮、徐變以及結(jié)構(gòu)溫度產(chǎn)生的效應(yīng)，這樣設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量讓結(jié)構(gòu)足夠的柔，有利于梁體設(shè)計(jì)?，F(xiàn)以實(shí)際工程設(shè)計(jì)為例，探討預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的方法。

1 工程概況

中心路位于廣東深圳后海濱路的東側(cè)，科苑大道的西側(cè),呈南北走向，北起于環(huán)北路，東至望海路，中央綠化帶布有一條中心河（中央綠化帶及中心河由深圳水規(guī)院設(shè)計(jì)），以東濱路為界劃分為中心路北段和中心路南段。其中，中心路北段位于深圳市南山后海中心區(qū)范圍內(nèi)，南山后海中心區(qū)由濱海大道、沙河西路、東濱路以及后海濱路形成邊界。本橋位于中心路北段，橋梁所跨越的中心河作為景觀綠化帶，為了配合景觀設(shè)計(jì)方案，在該橋位修建橋梁時，溝中不設(shè)置墩臺。經(jīng)方案比選，并根據(jù)管委會的要求和有關(guān)部門同意，確定采用門式剛構(gòu)橋方案。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：1)設(shè)計(jì)時速：30 km／h。2)設(shè)計(jì)荷載：汽車：公路—Ⅰ級；人群3．5 kN／m2。3)橋?qū)挷贾茫?.50 m(人行道) +1.50 m(分隔帶)+3.50 m(行車道)+3.50 m(行車道) +1.50 m(分隔帶)+3.50 m(人行道)=17．0 m。4)橋上縱坡：1．408%；橋面橫坡：1．5%。5)地震基本烈度：地震基本烈度為6度，地震動峰值加速度系數(shù)為0．05g。

2 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

2.1橋型布置

橋梁孔跨布置受規(guī)劃路路面標(biāo)高5.436m，景觀設(shè)計(jì)溝底標(biāo)高2.20 m、景觀河寬度以及觀景平臺的影響。由于受橋下凈空要求限制，必須采用相對較小的梁高，綜合考慮箱形結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆空心板結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)澆空心板結(jié)構(gòu)能較好的滿足降低梁高的要求。為了進(jìn)一步減小梁的高度，將梁根部設(shè)計(jì)一個倒角，這樣既符合受力要求，又使得建成后的橋梁整體上比較美觀。門式剛構(gòu)由豎撐以及支承其上的梁體組成，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。

本橋跨徑為23米，縱向隨道路設(shè)計(jì)線變化，梁高1．0 m（1/23），在梁端處設(shè)50 cm×50 cm的倒角，豎撐高4．7 m，豎撐結(jié)構(gòu)中心線與承臺頂面中點(diǎn)距為2.10 m。梁體預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，豎撐為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。為景觀設(shè)計(jì)要求，兩側(cè)設(shè)置清水混凝土擋土墻。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用梁格分析方法，整體建模計(jì)算。模型如圖1所示。

圖1 整體模型示意圖(單位：cm)

2.2 橋梁橫向設(shè)計(jì)

為了考慮橋下景觀要求，橋梁橫向按道路全寬單幅橋設(shè)計(jì)，梁體采用現(xiàn)澆空心板結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬17 m，空心板頂、底板均為0．2 m等厚，腹板厚為0.25 m。梁高1.0m。

2.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

為了抵抗較大的基頂水平推力和彎矩，設(shè)計(jì)采用了群樁基礎(chǔ)，全橋的每側(cè)采用10根兩排1．2 m鉆孔灌注樁，承臺厚2 m。

2.4 預(yù)應(yīng)力體系

梁體縱向采用國家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，單根鋼絞線直徑15．2 mm，鋼絞線面積A=139mm2，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度fPK=l 860 MPa，張拉控制應(yīng)力采用0．75fPK，彈性模量E=1．95×105Mpa。梁部縱向束布置方式為：底、頂板不設(shè)通長束；全部為腹板通長彎起束，兩端張拉，錨于梁端。

2.5 主要建筑材料

梁體、豎撐采用C50混凝土，承臺為C30混凝土，鉆孔樁為C30水下混凝土，梁體預(yù)應(yīng)力束為1860級低松弛15．2 mm鋼絞線。

3 預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)分析

3.1 門式剛架內(nèi)力分析

由于本橋結(jié)構(gòu)無支座，所受的內(nèi)力和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力具有很大的差異，因此門式剛架的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，需要單獨(dú)分析和設(shè)計(jì)。

3.2 門式剛架預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)門式剛架預(yù)應(yīng)力時，采取兩種預(yù)應(yīng)力形式進(jìn)行比較，一種采取慣常的方法，按照內(nèi)力圖設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的方法，如圖2所示。另一種參考荷載平衡方法-預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（林同炎），如圖3所示。

圖3 預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法二

經(jīng)過計(jì)算設(shè)計(jì)比較，采取荷載平衡的方法，更能改善門式剛架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，而且線型簡單利于調(diào)整，所以采取第二種預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法。在計(jì)算中，需要注意結(jié)構(gòu)次內(nèi)力的影響。

4 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，人們對城市橋梁建設(shè)的要求越來越高，一方面由于橋下凈空限制，對橋梁孔跨和建筑高度提出了新的要求；另一方面由于景觀需要，更加注重橋梁造型。對于單孔橋，雖然簡支結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)，但滿足不了上述兩點(diǎn)要求。文中介紹的門式剛構(gòu)橋是比較好的橋型之一，可為同類工程的設(shè)計(jì)提供參考。

[1]劉效堯，趙立成．公路橋涵設(shè)計(jì)手冊——梁橋(下)[M]．北京：人民交通出版社，2000．

[2]CJJ 77—98，城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[3]JTGl)62—2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S] ．

[4]范立礎(chǔ)．預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M]．北京：人民交通出版，1988．

[5]林同炎．預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．北京：中國鐵道出版社，1983．

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1007-6344（2015）06-0080-01