1　工程概況

    離石高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)龍鳳大街規(guī)劃寬度為80m，設(shè)計(jì)路線(xiàn)與其呈30°交角?？紤]道路兩側(cè)城市管網(wǎng)布設(shè)，橋梁凈跨需在120m以上，經(jīng)多方案比較，最終采用85m+135m +85m三跨雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，結(jié)構(gòu)形式為塔梁固結(jié)、墩梁分離，梁底設(shè)支座。下部采用鋼筋混凝土板式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。施工方法為主梁懸臂澆注。總體布置見(jiàn)圖1所示。
 

2　離石高架橋主橋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    (1) 公路等級(jí)：高速公路；

    (2) 橋面寬度：2×凈-11m+2×015m防撞護(hù)欄+3m中央分隔帶；

    (3) 設(shè)計(jì)荷載：汽車(chē)- 超20級(jí)，掛車(chē)-120；

    (4) 地震基本烈度：6度。

3　主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1　總體設(shè)計(jì)

    離石高架橋單索面布置在高速公路中央隔離帶上，造型美觀且造價(jià)較低。結(jié)構(gòu)形式由于采用塔梁固結(jié)，墩梁分離，梁底設(shè)支座，使部分斜拉橋的受力更加接近梁式體系，受力明確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。而且這種結(jié)構(gòu)形式延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)的基本自振周期，減小了地震作用，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震和整體穩(wěn)定性。支座采用盆式橡膠支座。橋墩采用鋼筋混凝土板式墩，以適應(yīng)溫度、混凝土收縮與徐變等荷載的變化。

3.2　主梁設(shè)計(jì)
    主梁采用單箱三室大懸臂斷面，外腹板斜置，箱梁頂板寬度為26m，腹板斜率不變，箱梁底板寬度由15.6m 漸變到16.864m。主墩墩頂根部梁高4.2m，x中、邊跨方向45m 范圍內(nèi)梁高變化采用二次拋物線(xiàn)，其余為等高梁段，梁高為2.4m。箱梁合攏段底板厚度為25cm ，0號(hào)塊端部底板厚46.2cm，在梁高變化段內(nèi)，底板厚度變化采用二次拋物線(xiàn)。頂板厚度不變，邊室28cm ，中室45cm。邊腹板厚度為50cm ，中腹板厚度為35cm。斜拉索錨固區(qū)均設(shè)橫隔板，邊室橫隔板厚度為30cm，中室橫隔板厚度為40cm。箱梁橫斷面如圖2所示。
 

    主梁采用三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，縱向采用鋼絞線(xiàn)和高強(qiáng)精軋螺紋粗鋼筋，橫向采用鋼絞線(xiàn)，豎向采用高強(qiáng)精軋螺紋粗鋼筋。

    主梁按掛籃懸臂澆注法施工，0號(hào)塊節(jié)段長(zhǎng)10m，1號(hào)、2號(hào)梁段長(zhǎng)3m，3號(hào)梁段長(zhǎng)3.5m，合攏段長(zhǎng)2m，其余梁段長(zhǎng)均為4m。最大懸臂澆注重量為223.5t。

3.3　主塔設(shè)計(jì)

    主塔計(jì)算塔高為18m，采用實(shí)心矩形截面。主塔布置在中央分隔帶上，塔身上設(shè)鞍座，以便拉索通過(guò)。斜拉索橫橋向呈2排布置，鞍座亦設(shè)2排。

    鞍座采用分絲管形式，每根分絲管穿1根鋼絞線(xiàn)，以方便將來(lái)單根換索。在兩側(cè)斜拉索出口處設(shè)抗滑錨板，以防止鋼絞線(xiàn)滑動(dòng)。

    斜拉索為單索面，考慮到張拉設(shè)備、施工能力以及施工方便，單索面在橫橋向呈2排布置，每根拉索由31根環(huán)氧噴涂鋼絞線(xiàn)組成。鞍座亦設(shè)2排，采用分絲管形式。在兩側(cè)斜拉索出口處設(shè)抗滑錨板，以防鋼絞線(xiàn)滑動(dòng)。拉索采用多重防腐措施，單根鋼絞線(xiàn)為環(huán)氧噴涂，外包單層PE，鋼絞線(xiàn)索外包HDPE套管。

3.4　下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    根據(jù)鉆孔揭示，橋址地層由Q4沖積物和二疊系砂巖互層構(gòu)成。Q4沖積物厚度為7.8～8.8m，二疊系砂巖由全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化、微風(fēng)化砂巖互層構(gòu)成。地下水位約在2.3～3.7m?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，按嵌巖樁設(shè)計(jì)。

4　主橋結(jié)構(gòu)靜力分析

    橋墩、主梁和主塔都采用三維有限元梁?jiǎn)卧?，斜拉索采用只受拉的索單元，根?jù)施工階段梁段的劃分和預(yù)應(yīng)力鋼束的布置，將主梁劃分為92個(gè)單元，變截面范圍內(nèi)處理為變截面單元；主塔為矩形截面，每個(gè)主塔劃分為12個(gè)單元；每個(gè)橋墩劃分為5個(gè)單元；全橋44 根斜拉索劃分為44個(gè)索單元，全橋共計(jì)170個(gè)單元。

    根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，在施工階段，假定在左右墩頂處固結(jié)；在成橋運(yùn)營(yíng)階段，左墩為固定支座，右墩和主梁兩端設(shè)置為沿橋梁方向的滾動(dòng)支座，計(jì)算圖式如圖3所示。
 

    全橋采用以下荷載組合：

    (1) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車(chē)-超20級(jí)；

    (2) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 掛車(chē)-120；

    (3) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車(chē)-超20級(jí)+ 支座下沉1cm + 橋面板升溫10℃；

    (4) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車(chē)-超20級(jí)+ 支座下沉1cm + 橋面板降溫10℃；

    (5) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車(chē)-超20級(jí)+ 支座下沉1cm + 整體升溫20℃；

    (6) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車(chē)-超20級(jí)+ 支座下沉1cm + 整體降溫20℃。

    計(jì)算結(jié)果表明，在使用階段主梁處于全截面受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在塔根部，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)局部應(yīng)力分析結(jié)果，預(yù)應(yīng)力鋼束錨固端和支座連結(jié)處應(yīng)力分布復(fù)雜，應(yīng)加強(qiáng)局部配筋。

5　主橋結(jié)構(gòu)自振特性分析

    按照上述計(jì)算模型，筆者計(jì)算了結(jié)構(gòu)的自振特性。根據(jù)抗震分析的需要，計(jì)算了結(jié)構(gòu)的前100 階振型，結(jié)構(gòu)振型示意見(jiàn)圖4～圖7，表1 列出了結(jié)構(gòu)前15 階的自振特性情況。
 

   
表1    結(jié)構(gòu)的前15階自振特性

    研究表明：計(jì)算前20 階振型，其縱向、橫向及豎向累計(jì)振型貢獻(xiàn)率均非常接近100% ，超過(guò)美國(guó)UBC規(guī)范要求的90%。我國(guó)與橋梁抗震有關(guān)的規(guī)范對(duì)此沒(méi)有規(guī)定，說(shuō)明前20 階振型已涵蓋結(jié)構(gòu)的主要?jiǎng)恿μ匦裕粡恼裥蛨D上看，前三階為以豎向?yàn)橹鞯恼裥停谒碾A出現(xiàn)橫向振型，說(shuō)明結(jié)構(gòu)具備較好的橫向剛度；取用三維實(shí)體單元反映的振型全面，能夠很好地把握結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，可以為成橋動(dòng)測(cè)提供可靠的理論分析。

6　結(jié)論與建議

    通過(guò)離石高架橋的設(shè)計(jì)實(shí)踐，為我國(guó)成功應(yīng)用部分預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋又提供了一份寶貴的經(jīng)驗(yàn)。采用雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，受力明確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型美觀且造價(jià)較低。部分斜拉橋可根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇各部尺寸，使設(shè)計(jì)自由度更大。通過(guò)結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算和動(dòng)力特性分析，表明該類(lèi)型橋梁完全能滿(mǎn)足使用功能的要求，施工難度較小，工期較短，為今后橋梁建設(shè)提供了更廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)：

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