王强
湖北省交通规划设计院湖北430051
摘要:白果坝大桥,整个桥的技术难度不大,良好的地质环境为桥方案的选择提供了依据。排除了路基挡墙方案,减少了占地。
关键词:工程;结构;设计;评价
1工程概况:白果坝大桥断面最深处13.469米,旱桥。位于反向曲线上,墩台径向布置,A1=402.2378,A2=451.9525。错幅布置,桥半幅宽12.25m,其中左幅桥全长177.46m,中心桩号K239+660,右幅桥全长77.26m,中心桩号K239+660。左幅上部8孔20m预应力空心板,右幅3孔20m预应力空心板,先简支后结构连续,下部为柱式墩,挖孔灌注桩基础和U台扩大基础。本桥有个突出的特点就是它的依山而设,隐秘在山的半腰,节约了造价,点缀了山,加大了山的美感。连同前面设的1#桥(3孔30米预应力T梁),和最初调线前相比,压低了线位,降低了施工难度。
2上部结构:为改善桥梁行车的舒适性,选用了简支转连续梁桥,桥台处设置伸缩缝,施工中先将简支梁横向整体化后,再进行结构的体系转换。从施工方法而言,其特点是简单方便,质量可靠,主梁由7×1.5m空心板组成,实现了桥梁施工的工厂化、装配化。钢束采用4束钢绞线,预应力钢筋抗拉强度标准值fpk=1860MPa,控制张拉应力为0.75fpk=1395MPa。左右不等长、错幅布置,节约了工程成本。左半幅8孔20米空心板,中间墩上未设伸缩缝,有利于行车舒适,这又是一个探索。
3不对称桥台的使用,是这个桥的一个突出特点。传统的桥台是推崇对称结构的,但是在这个设计中,使用了不对称U台。横向配合地面线起伏,连截了2至3下。形成了漂亮的桥台。下部结构放开了以前的“对称”限制,大量的使用的偏心结构,尽管与传统相违背,但是从减轻施工难度,降低造价上,开了桥梁设计的先河。开挖工程量大是桥台施工的通病,也是施工单位中最不愿遇到的。桥台的截断,引起的混凝土用量改变,需要另行计算。与常规的桥梁通绘出来的U台相比,在工程数量上是变化的。本文给出了右半幅4号桥台的一般构造图,它同样在普通桥台上截了2下,这里只给出了图例。
4不对称桥墩的使用,节约了混凝土的用量。按新规范《公路桥涵地基与基础设计规范JTGD63-2007》完成嵌岩桩设计。白果坝大桥,左幅桥墩墩柱长12.069m,控制了截面配筋和桩长,使用桥梁通计算桥墩主筋,双车道,公路Ⅰ级,安全等级二级,左右双孔按简支梁加载,左幅桥墩主筋使用HRB335钢筋,选用25Φ28,嵌岩桩必须使用通筋而不能象摩擦桩一样采用截断桩基主筋的方式。按公路—Ⅰ级使用桥梁通计算结果为~墩桩长14m,主筋使用HRB335钢筋,选用25Φ28,桥梁通6.5计算结果,桩顶最大轴力设计值3267KPa(已乘荷载分项系数)。以下为该桩长条件计算单桩容许承载力。
按现有《公路桥涵地基与基础设计规范JTGD63-2007》嵌入基岩内的钻(挖)孔桩的单桩轴向受压承载力容许值
(5.3.4)
表续上页表
6盖梁使用了以前用过的通用图。盖梁设计时我未采用自己惯用的“盖梁钢筋构造图”,使用了三室旧图中保存下来的图纸,这并不是为了省事,而是贯彻通用图制度。通用图可能不是最优方案,但是统一使用时,是对设计人员的保护。通用图制度是桥梁设计“活的灵魂”。本次使用桥梁通6.5完成的盖梁受力分析,盖梁的内力包络图如图4示。一般说来受力比较匀称的盖梁是比较经济适用的。通过计算,这个现有的盖梁钢筋配置是满足受力要求的。
盖梁是连接上部结构和下部结构的重要构件,主筋选用HRB335钢筋。跨中截面顶部选用16Φ25,底部为26Φ25。墩柱截面顶部布置36Φ25,截面底部为16Φ25。与包络图中所示结果相比,承载力明显偏大,偏安全。
7桩位坐标:该桥存在于反向曲线上,用HIGWAY99软件点桩位坐标,以下是0号桥台角点坐标,其它桥台及桥墩略。
角点1,X=345747.903m,Y=488474.294m
角点2,X=345735.676m,Y=488478.827m
角点3,X=345739.361m,Y=488488.711m
角点4,X=345750.516m,Y=488481.316m
8个人评价:该段公路选择了桥方案,减少了占地,回避了大填大挖;上部结构采用等截面预应力混凝土连续梁,增加了净空,有利于行车舒适;合理线形,降低了设计线,减轻了造价。设计中始终坚持一点,就是不去碰设计临界值,适量的预留是对的。这个桥是我在领悟了室主任的设计思路后做的,打破陈规,在“巧”字上下了很大功夫。不等长桥幅布置、不对称U台、不对称桥墩的应用,也是一个大胆的尝试。通用图的应用,是设计中的一个亮点。盖梁使用了以前绘制和应用过的图纸,含有通用图的意味。上构也使用了“沪蓉西高速公路”等项目使用过的院发行的20米空心板上构通用图。即节约了设计时间,压缩了设计步骤,也保证了使用和施工的安全。全桥的绘图主要使用了桥梁通软件,在计算时也是。该桥提供了很好的桥梁设计思路,为今后的连续梁桥设计提供了参考的依据。不足之处,不对称结构对于横向荷载,尤其是风荷载的作用不容忽视。不对称U台与不对称墩柱的重复使用,为设计节约了用料,同时也增加了偏心荷载。计算时不对称U台在变阶处断开,偏安全不考虑相互间影响,在恒载和活载的作用下,地基应力应满足需要。