V型墩-連續(xù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

PAGE6PAGE3V型墩-連續(xù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計栗勇1、安邦1、姜鵬1（北京市市政工程設(shè)計研究總院1，北京，100045）摘要希望橋采用創(chuàng)新型的V型墩-連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由V型墩、墩頂系桿、支座以及采用肋梁式橫截面的主梁組成。本文介紹了該橋的總體布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)。關(guān)鍵詞V型墩；連續(xù)梁；結(jié)構(gòu)設(shè)計。一、工程概況希望路位于洛陽市新區(qū)，是新區(qū)內(nèi)一條重要東西向交通干道，希望橋是希望路上跨伊河的一座橋梁。上部采用先簡支后連續(xù)預(yù)制箱梁，下部采用V型墩。水中橋梁布置為35+25（V型墩處）+35米，岸上橋梁布置為30+20（V型墩處）+30米，橋梁全長811米。圖1希望橋立面效果圖二、橋型方案的整體構(gòu)思隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對于橋梁的要求并不限于跨越功能，對美觀的關(guān)注程度日益提高。在充分考慮橋位特點(diǎn)、通航要求、橋型與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)等因素后，確定主橋采用V型墩-連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。目前，國內(nèi)V型墩-梁式橋多采用V型墩-連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)，其技術(shù)成熟可靠。但對于縱斷較低或長度較大的橋梁，V型墩-連續(xù)剛構(gòu)橋的溫度內(nèi)力（升降溫差引起的次內(nèi)力）、收縮徐變內(nèi)力以及分聯(lián)墩對橋梁景觀的不利影響均限制其應(yīng)用。綜合比較兩種結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)，確定主橋采用新型的V型墩-連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。該橋型具有以下特點(diǎn)：（1）該結(jié)構(gòu)由V型墩、墩頂系桿、支座以及采用肋梁式橫截面的主梁組成。V型墩、墩頂系桿構(gòu)成獨(dú)立的承重、傳力構(gòu)件，將支座傳遞下來的豎向荷載傳至基礎(chǔ)。（2）V型墩-連續(xù)剛構(gòu)橋斜腿中心線與垂線夾角多采用30°左右，V型墩-連續(xù)梁橋可根據(jù)景觀需求夾角采用30~60°。（3）墩頂系桿完全置于主梁肋板之間，橋梁造型與V型墩-連續(xù)剛構(gòu)橋相同，且全橋無需單設(shè)分聯(lián)墩，橋梁景觀效果更趨完美。（4）上部采用簡支或連續(xù)預(yù)制箱梁，相對于V型墩-連續(xù)剛構(gòu)橋，既避免了V型墩間復(fù)雜的墩梁結(jié)構(gòu)又加快了上部施工工期。（5）由于主梁與V型墩通過支座連接，主梁可采用簡支或連續(xù)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)溫度次內(nèi)力、收縮徐變次內(nèi)力問題得以解決。圖2：橋型總體布置圖（局部）三、結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）、主梁上部結(jié)構(gòu)采用先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力砼預(yù)制箱梁結(jié)構(gòu)，箱梁跨徑分別為20米、25米、30米、35米，考慮到美觀要求，一聯(lián)內(nèi)梁高等高。25米箱梁同35米箱梁梁高為1.8米，20米箱梁同30米箱梁梁高為1.6米。單幅橋?qū)?0米，橫斷面布置6片梁。鑒于系梁對類梁式截面橫隔梁有一定削弱，主梁采用整體性能好的預(yù)制箱梁。圖5：小V墩外形圖系桿采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來承擔(dān)拉力，預(yù)應(yīng)力采用7束13φS15.2鋼絞線。鋼束在兩端采用豎彎并錨固與V型墩墩身以解決系桿與墩身連接問題。圖6：V墩系桿預(yù)應(yīng)力布置圖四、結(jié)構(gòu)分析根據(jù)大橋的受力特點(diǎn)，V形墩、墩頂系桿構(gòu)成獨(dú)立的承重、傳力構(gòu)件。為達(dá)到景觀要求，本橋墩斜腿中心線與垂線夾角（夾角為51°）較大。在上部結(jié)構(gòu)荷載的作用下，橋墩內(nèi)部及與相關(guān)構(gòu)件連接位置局部應(yīng)力較為復(fù)雜。因此為掌握V型墩受力性能，采用Midas-Fea建立仿真模型。圖7結(jié)構(gòu)離散圖圖8V墩正應(yīng)力圖圖9中肢墩正應(yīng)力圖圖10中肢墩主應(yīng)力圖圖11系桿正應(yīng)力圖圖12系桿與V墩接觸面主拉應(yīng)力云圖從圖8~12看，橋墩各肢受力基本均勻，短期效應(yīng)組合下V墩整體拉應(yīng)力為0.01～0.72MPa。其中，V墩斜腿交匯處及斜腿外側(cè)部分位置出現(xiàn)0.2～0.5MPa拉應(yīng)力，系桿跨中下緣為0.1～0.5MPa拉應(yīng)力；系桿與V墩內(nèi)側(cè)接觸區(qū)域?yàn)?.2～0.72MPa拉應(yīng)力，支承中線處系桿局部主拉應(yīng)力達(dá)到2MPa。通過上述分析，V型墩斜腿主要承擔(dān)軸向壓力，系桿主要承擔(dān)軸向拉力；斜腿、系桿可分別通過配置普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力來解決受力問題；系桿與V型墩連接處主拉應(yīng)力較大，通過預(yù)應(yīng)力鋼束下彎可以解決。五、結(jié)語對于縱斷較低的城市橋梁，V型墩-連續(xù)梁結(jié)構(gòu)相對于其它