跨海大橋設(shè)計綜述范文

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《北方交通》2014年第五期

1主要工程特點

(1)虎灘灣跨海大橋橋位處，水文氣象條件一般，有效施工作業(yè)時間短，每年冬季有近3個月無法進行混凝土施工。(2)橋位地處寒冷地區(qū)，并且為跨海灣橋梁，屬Ⅱ類環(huán)境，海水侵蝕、反復(fù)凍融、橋梁冬季融雪劑的使用等不利因素，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求非常高。(3)橋位地處于著名的風(fēng)景區(qū)內(nèi)，應(yīng)業(yè)主要求，在滿足使用功能和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，本橋的美觀性至關(guān)重要。要使本橋與風(fēng)景區(qū)內(nèi)的整體環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，并能夠彰顯現(xiàn)代橋梁設(shè)計的科技水平，成為景區(qū)乃至整個區(qū)域內(nèi)的標(biāo)志性建筑。

2總體設(shè)計

2.1平、縱、橫設(shè)計(1)平面設(shè)計綜合各影響因素后，大橋平面線型設(shè)計保持大橋部分為直線，線形順適流暢。(2)縱面設(shè)計縱斷面設(shè)計，凸形豎曲線最小半徑3000m，橋上最大縱坡4.5%。在設(shè)計上特別重視了平、縱組合設(shè)計，視覺效果良好。(3)橫斷面設(shè)計本項目為了滿足交通量發(fā)展的需要，按照雙向四車道設(shè)置，以小客車通行為主。主橋?qū)挾葹?0.00m，其中行車道4×3.25m，雙黃線0.50m，左側(cè)路緣帶0.50m，右側(cè)路緣帶0.50m，人行道(含索區(qū))2×2.25m，防撞護欄2×0.50m。

2.2橋孔布設(shè)綜合考慮通航要求、海床斷面、工程地質(zhì)等各種因素，總體跨徑布置為引橋(125)m+主橋(62.5+360+62.5)m+引橋(125)m，橋梁全長735m。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1主橋(1)總體布置主橋橋孔布置為(62.5+360+62.5)m，主橋全長485m。橋面最大縱坡為4.5%，其中主橋處于R=3000m的凸形豎曲線上。主橋采用改進的單跨下承式系桿提籃拱橋，主橋拱肋理論跨徑500m，矢高為93.548m，矢跨比為l/5.345，設(shè)計拱軸線采用二次拋物線和直線組合線形。拱肋軸線總體內(nèi)傾5°。主橋主梁由混凝土懸臂梁和鋼主梁兩部分組成。橋墩墩身采用實心墩，每個承臺下設(shè)置40根樁徑為1.5m的鉆孔灌注樁。詳見圖1。(2)結(jié)構(gòu)體系綜合考慮帶配重跨的下承式系桿拱橋和展翅拱橋的優(yōu)缺點，結(jié)合橋位處的建橋條件和自然、人文景觀，提出了改進的單跨下承式系桿提籃拱橋方案。拱肋、混凝土主梁及橋墩為固結(jié)，取消橋墩處的大噸位支座，約束拱腳豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)角。鋼主梁和混凝土主梁銜接處設(shè)縱向滑動支座、橫向限位支座和阻尼裝置。兩拱腳間設(shè)置強大的水平拉索，用來承受水平推力。(3)拱肋主橋拱肋為鋼拱肋，拱肋根部為箱形變截面鋼拱，由5m×8m變至3.5m×5.5m。其余段拱肋為箱形等截面3.5m×5.5m。鋼拱肋截面頂?shù)装搴穸染鶠?8mm，腹板厚為26mm，加勁肋厚度為20mm，高240mm。鋼拱肋在吊桿處設(shè)置26mm豎直隔板，對應(yīng)橫撐腹板位置設(shè)兩道16mm隔板，吊桿間無橫撐則設(shè)置一垂直拱軸線方向的16mm隔板。以跨中為中心，間距16m對稱布置共27道鋼橫撐，橫撐頂?shù)装搴?8mm，腹板厚20mm，橫撐高度與對應(yīng)位置拱肋高度一致，寬2.5m。詳見圖2。(4)系桿、吊桿本橋采用成品Φ7－241型平行鋼絲索作為系桿，全橋共16根，放置于主梁箱內(nèi)，以支架支撐。系桿全橋沿橋面僅有豎向彎折。系桿單根成橋張拉力為625t，安全系數(shù)大于2.5。鋼梁吊點橫隔板處設(shè)置系桿托架以便系桿通過并支撐系桿。混凝土懸臂梁的橫隔梁上需要預(yù)留出孔洞并設(shè)置系桿支撐架，以便系桿穿過并定位。吊桿采用鍍鋅高強平行鋼絲吊桿，全橋共有吊桿26對，共52根，其中靠近拱座的8根吊桿采用Φ7－163型，其余44根吊桿均為Φ7－85型。吊桿鋼絲強度為1670MPa，鋼絲束外設(shè)PE護套，兩端配冷鑄錨，由專業(yè)廠家生產(chǎn)。吊桿在拱肋及梁上索管出口處均設(shè)置減震器和防雨罩。吊桿下錨頭采用防腐油脂處理，并在索管內(nèi)注入發(fā)泡材料。(5)拱座拱座采用鋼筋混凝土實心棱形體。拱座橫橋向兩側(cè)平面與拱軸線平面平齊，順橋向與拱肋相接的平面與拱肋垂直，另一平面與該平面成93°。拱座設(shè)置在混凝土懸臂梁兩側(cè)平臺上。(6)主梁主梁由拱肋兩邊的鋼筋混凝土懸臂梁和中間吊桿懸吊的鋼箱主梁組成。混凝土懸臂梁與鋼箱主梁通過牛腿構(gòu)造連接在一起。鋼主梁為全焊扁平流線型鋼箱梁，梁寬26m，橋梁中心線處梁高2.8m，材質(zhì)為Q345D鋼材，分為頂板、底板、邊腹板、風(fēng)嘴、橫隔板、錨箱等。其中頂板寬度為22m，中間設(shè)置1.5%的雙向橫坡，頂板厚度為16mm，底板水平部分寬度為15.6m，板厚為12mm，彎起部分加厚至16mm，與水平面夾角17°，箱梁內(nèi)部吊點處設(shè)置吊點橫隔板，板厚為16mm，吊點之間布置非吊點橫隔板，板厚10mm，間距3.2m。頂?shù)装宀贾肬型加勁肋。混凝土懸臂梁簡支段為等截面箱梁結(jié)構(gòu)，梁高8.5m，梁寬26m，頂板厚3m，底板厚2.5m，腹板厚1.5m。懸臂段為變截面箱梁結(jié)構(gòu)，梁高從3.5m變到8.5m，梁寬26m。頂?shù)装搴?.3m，中腹板厚0.5m，邊腹板厚0.6m。詳見圖3。(7)下部結(jié)構(gòu)橋墩墩身采用實心墩，墩頂設(shè)有帽梁，與混凝土懸臂梁相接。橋墩順橋向厚度為4.5m;橫橋向?qū)挾葹?6m。承臺尺寸為38.47m×15.1m×5m。每個承臺下設(shè)置40根樁徑為1.5m的鉆孔灌注樁。

3.2引橋(1)上部結(jié)構(gòu)3×25m箱梁為單箱四室截面，外腹板采用直腹板。箱梁頂寬18m，箱室底寬16m，外側(cè)翼緣板長1.0m，梁高1.5m，高跨比1/12，頂板厚度22cm，腹板厚度45cm，底板厚度20cm，支點附近頂板加厚到48cm、底板加厚到56cm、腹板加厚到80cm。箱梁端橫梁厚度150cm，中橫梁厚度200cm。箱梁頂面雙向橫坡由箱梁腹板高度差形成。詳見圖4。(2)下部結(jié)構(gòu)從美觀和與主橋橋墩相協(xié)調(diào)考慮，引橋橋墩采用倒花瓶型的1.2m×1.5m的雙柱墩。引橋樁采用鉆孔灌注樁，樁徑1.6m。

4結(jié)語

大連虎灘灣跨海大橋主橋采用主跨360m的改進的單跨下承式系桿提籃拱橋，橋址位于虎灘灣出海口，是一座連接海灣的跨海大橋，該橋跨越能力強，景觀效果好。大橋的建設(shè)對大跨徑橋梁提供了一種新的橋型選擇，對該類型橋梁的設(shè)計與施工都具有非常現(xiàn)實的借鑒意義。

作者：付裕單位：大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計研究院有限公司