新增國(guó)道207孟州黃河公路大橋設(shè)計(jì)

張寧

摘 要：本文介紹了新增國(guó)道207孟州黃河公路大橋設(shè)計(jì)情況。該橋是新增國(guó)道207跨越黃河的控制性工程，主橋?yàn)?×（6×80m）+（7×80m）鋼混組合梁橋，采用架橋機(jī)正孔架設(shè)施工，跨大堤橋采用（50m+80m+50m）鋼混組合梁橋，引橋分別采用50m波形鋼腹板組合梁和30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，橋梁全長(zhǎng)3 007m。

關(guān)鍵詞：黃河大橋;鋼混組合梁;預(yù)應(yīng)力混凝土;橋梁設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U448.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）02-0124-03

Additional No.207 National Road Mengzhou Yellow?River Highway Bridge Design

Abstract： This paper introduced the design of the new No.207 National Road Mengzhou Yellow River Highway Bridge. The bridge is a control project for the addition of No.207 National Highway across the Yellow River. The main bridge is a 2×（6×80m）+（7×80m） steel-concrete composite girder bridge， which adopts the bridge frame positive hole frame facility and also adopts acrossing the dyke bridge （ 50m+80m+50m） steel-mixed composite girder bridge. The approach bridge adopts 50m corrugated steel web composite beam and 30m prestressed concrete T-beam respectively. The total length of the bridge is 3007 meters.

Keywords： Yellow River Bridge;steel-mixed composite beam;prestressed concrete;bridge design

1 孟州黃河公路大橋概述

孟州黃河公路大橋是南北縱線烏蘭浩特-海安的重要組成部分，國(guó)道編號(hào)G207。該項(xiàng)目的建設(shè)，不僅可以完善河南省公路網(wǎng)，開辟焦作及孟州方向至鄭州、洛陽(yáng)以及豫中南地區(qū)的快捷通道，強(qiáng)化中原地區(qū)的交通樞紐地位，而且對(duì)于加快周邊公路網(wǎng)建設(shè)，改善區(qū)域行車運(yùn)輸狀況，促進(jìn)黃河兩岸地區(qū)的經(jīng)濟(jì)協(xié)作發(fā)展，加快中原經(jīng)濟(jì)區(qū)戰(zhàn)略實(shí)施等都將起到巨大的推動(dòng)作用。

大橋跨越黃河處位于溫孟灘河段，屬于小浪底～花園口河段，在西霞院大壩下游。左岸跨越位置位于開儀工程和化工工程之間，屬焦作市孟州河務(wù)局管轄，右岸跨越趙溝控導(dǎo)工程，屬鄭州市鞏義河務(wù)局管轄。橋位所在河段右岸為邙山，左岸為溫孟灘移民安置區(qū)，該河段屬典型的游蕩型河道，其特點(diǎn)是河道寬淺，河心多沙洲，水流較散亂，沙洲移動(dòng)迅速，河床斷面變化大，主流位置遷徙不定，擺動(dòng)頻繁。近年來，隨著黃河治理力度加大，加上溫孟灘移民安置區(qū)附近河道工程的建設(shè)，使得橋位附近河段原來擺動(dòng)頻繁的主流位置變得相對(duì)穩(wěn)定。河道與灘區(qū)以移民防護(hù)堤為界，移民防護(hù)堤以北至黃河大堤為移民灘區(qū)，寬約4 900m，移民防護(hù)堤以南至趙溝工程為主河道，寬約2 400m。移民防護(hù)堤于1995年11月開始修建，1997年6月建成。本項(xiàng)目黃河特大橋設(shè)計(jì)洪水流量、設(shè)計(jì)洪水位均按與西霞院大壩最大泄量所對(duì)應(yīng)的洪水流量、洪水位考慮。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

本項(xiàng)目采用雙向六車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，橋梁橫斷面為上下行分離式，采用的主要技術(shù)指標(biāo)如下。設(shè)計(jì)荷載：公路-I級(jí);設(shè)計(jì)速度：80km/h;橋梁總寬2×16m，橋梁凈寬2×15m;上下行橋梁內(nèi)側(cè)防撞護(hù)欄之間有0.5m間隙;橋面橫坡：2%;設(shè)計(jì)洪水頻率：1/300;橋下通航等級(jí)：Ⅳ（3）級(jí)，最高通航水位114.43m（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)）;地震基本烈度：Ⅶ度。

3 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 橋型方案及橋跨布置

黃河橋由移民堤外引橋、跨移民防護(hù)堤橋、北引橋、主橋、南引橋組成。其中，移民堤外引橋：孔跨布置為10孔30m，結(jié)構(gòu)型式采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁;跨移民防護(hù)堤橋：跨徑布置為50m+80m+50m，結(jié)構(gòu)型式采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁;北引橋：孔跨布置為15孔50m，結(jié)構(gòu)型式波形鋼腹板組合梁;主橋：孔跨布置為19孔80m，結(jié)構(gòu)型式采用鋼混組合梁橋;南引橋：孔跨布置為5孔50m，結(jié)構(gòu)型式與50m跨北引橋相同。

3.2 主橋設(shè)計(jì)

主橋布置為（6×80+6×80+7×80）m鋼筋混凝土組合梁橋，長(zhǎng)1 520m，橋梁總寬2×16m，橋梁凈寬2×15m;上下行橋梁內(nèi)側(cè)防撞護(hù)欄之間有0.5m間隙。黃河特大橋單幅橋?qū)挒?6m，截面型采用單箱單室。

主橋上部采用等高鋼筋混凝土組合梁，等跨布置，箱梁梁高4m，混凝土頂板寬16m，槽形鋼箱底板寬6.6m。孟州黃河公路大橋主橋效果圖見圖1。

3.2.1 槽形鋼箱梁。槽形鋼箱梁梁高3.72m，斷面采用開口槽形，由頂板、腹板、底板、橫梁組成，腹板與底板均設(shè)置縱、橫向加勁肋。頂板板厚20～65mm，寬1.2m;腹板板厚16～35mm，內(nèi)、外側(cè)腹板斜率分別為2.401和2.07;兩道腹板頂部橫向間距為10m，底板橫向間距6.5m;底板板厚14～30mm，寬6.6m。

腹板水平加勁肋采用板式加勁肋，縱向間斷布置，腹板豎向加勁肋采用T形加勁肋，僅在支點(diǎn)附近布置;底板縱向加勁肋采用板式加勁肋，通過設(shè)置過焊孔穿越空腹式橫梁，縱向連續(xù)布置。

鋼梁橫梁有空腹式橫梁和實(shí)腹式橫梁兩種，除支點(diǎn)處采用實(shí)腹式橫梁外，其余位置均采用空腹式橫梁?？崭故綑M梁標(biāo)準(zhǔn)間距4m，由腹板、底板橫向加勁肋、頂板橫梁、型鋼撐桿組成。

槽形鋼梁分節(jié)段預(yù)制，預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)度有4.8、8m和10m三種類型?？缰袠?biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度為8m，邊支座處節(jié)段長(zhǎng)度為4.8m，中支座處節(jié)段長(zhǎng)度為10m，全橋共計(jì)386個(gè)節(jié)段。

中墩墩頂左右各13m范圍頂板采用Q420qD鋼材，空腹式橫梁的型鋼撐桿采用Q345D鋼材，其余部位均采用Q345qD鋼材。

3.2.2 橋面板。在全長(zhǎng)范圍內(nèi)，設(shè)置28cm等厚橋面板，材料為C50混凝土，板面板采用分塊預(yù)制并存板6個(gè)月以上，最后再吊裝并現(xiàn)澆縱、橫向濕接縫，濕接縫采用C50微膨脹纖維混凝土。橫橋向設(shè)置3塊，兩側(cè)邊板寬度250.5cm，中板寬度895cm。位于平曲線上的橋面板根據(jù)曲線半徑進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

混凝土橋面板縱、橫向均為普通鋼筋混凝土體系，墩頂段為了控制裂縫開展采用較高的配筋率;正負(fù)彎矩交匯段以及跨中正彎矩區(qū)段采用相對(duì)較低的配筋率。

3.2.3 剪力連接件?；炷翗蛎姘迮c鋼梁之間通過布置于鋼梁頂板的圓柱頭焊釘連接，焊釘規(guī)格為Φ22×200mm，縱梁縱橋向標(biāo)準(zhǔn)間距280mm，橫梁頂橫梁橋向標(biāo)準(zhǔn)間距260mm。

3.2.4 墩頂段底板混凝土。為了減小支點(diǎn)鋼梁底板厚度，在支點(diǎn)兩側(cè)各12mm范圍內(nèi)采用鋼梁底板與混凝土的雙結(jié)合方案，即通過在鋼梁底板上澆注混凝土，協(xié)助鋼梁底板共同承擔(dān)荷載作用。底板混凝土采用C50混凝土，厚0.35～0.55m。鋼梁底板縱向加勁肋開孔，并在孔內(nèi)設(shè)置橫向鋼筋，采用開孔板連接件及焊釘連接件結(jié)合的方式以保證混凝土與鋼梁底板間的連接性能。

3.2.5 下部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)。下部結(jié)構(gòu)采用箱型墩，主墩截面尺寸3.0m×6.0m，壁厚0.7m，主橋與50m跨引橋連接墩橋墩截面尺寸3.0m×9.0m，壁厚0.7m，四周設(shè)30cm×60cm倒角。

基礎(chǔ)采用承臺(tái)群樁鉆孔灌注樁，主墩承臺(tái)尺寸為7.8m×12.4m（縱橋向尺寸×橫橋向尺寸），厚3.5m，每個(gè)主墩下設(shè)6根（縱橋向2排、橫橋向3排）直徑為1.8m的鉆孔灌注樁。連接墩承臺(tái)尺寸為7.8m×12.4m（縱橋向尺寸×橫橋向尺寸），厚3.5m，每個(gè)主墩下設(shè)6根（縱橋向2排、橫橋向3排）直徑為1.8m的鉆孔灌注樁。墩身采用C40混凝土，承臺(tái)采用C35混凝土、基樁采用C30混凝土。

3.3 跨移民防護(hù)堤橋設(shè)計(jì)

橋跨布置為（50+80+50）m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，邊跨與中跨的比例為0.625，全長(zhǎng)180m，橋?qū)?×16m，采用上、下行分離式斷面。

主梁采用單箱單室箱型斷面，箱梁頂寬16m，底寬8m，懸臂長(zhǎng)4m，箱梁頂板設(shè)置2%單向橫坡。墩頂根部梁高5m，跨中梁高2.5m，底板厚0.32～0.8m，梁高和底板均按1.8次拋物線變化，腹板厚0.6～0.8m，懸臂板端部厚0.2m，根部厚0.8m。在支點(diǎn)處均設(shè)置橫梁，中支點(diǎn)橫梁厚3m，邊支點(diǎn)橫梁厚2m，中跨跨中設(shè)兩道橫隔板，橫隔板厚0.4m。

箱梁采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力混凝土體系，縱向按全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縱向、橫向預(yù)應(yīng)力采用高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，豎向預(yù)應(yīng)力采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺紋鋼筋。主梁采用C55混凝土。

下部結(jié)構(gòu)采用箱型墩，主墩截面尺寸4.0m×8.5m，縱向壁厚0.8m，橫向壁厚1.0m，連接墩截面尺寸3.0m×8.5m，壁厚0.7m。

基礎(chǔ)采用承臺(tái)群樁鉆孔灌注樁，主墩采用左右幅分離式承臺(tái)，承臺(tái)尺寸為14.0m×14.0m，厚4.0m，每個(gè)主墩下設(shè)9根直徑為2m的鉆孔灌注樁，連接墩承臺(tái)尺寸為14.0m×8.8m，厚3.5m，每個(gè)連接墩下設(shè)6根直徑為2m的鉆孔灌注，墩身采用C40混凝土，承臺(tái)采用C35混凝土、基樁采用C30混凝土。

3.4 引橋設(shè)計(jì)

引橋有兩種跨徑：50米跨引橋、30米跨引橋。50m跨徑的引橋采用裝配式波形鋼腹板組合梁，截面型采用三箱單室，頂板設(shè)置道寬度為53cm的濕接縫。采用先工廠預(yù)制波形鋼腹板組合箱梁，然后進(jìn)行吊裝、現(xiàn)澆橋面板濕接縫及橫隔板，最后張拉中墩墩頂負(fù)彎矩束，取消了體外束的設(shè)置。30m跨徑引橋采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁方案。

4 結(jié)語(yǔ)

新增國(guó)道207孟州黃河公路大橋是國(guó)道207跨越黃河的控制性工程，于2017年10月開工，計(jì)劃2020年建成通車。

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