文章编号:1009—4539(2017)07—0034—04 ・设计咨询・ 均安水道特大桥主桥设计方案的优化研究 王崇智 (中铁二十局集团第六工程有限公司 陕西西安摘710032) 要:均安水道特大桥主桥采用双塔双索面斜拉桥,跨度组成为(119+250+119)m,全长488 m。通过对均安水 道特大桥主桥设计方案优化,得出主桥采用索面双塔斜拉桥结构形式,景观效果好,对通过车辆干扰少,行车 视野较好,施工难度小、工程造价低等优点。 关键词:双塔双索面斜拉桥中图分类号:U442.5 优化方案 索面双塔斜拉桥 DOI:10.3969/j.issn.1009—4539.2017.07.009 文献标识码:A Research on the Optimization of Design Scheme for the Main Bridge of Junan Waterway Bridge Wang Chongzhi (China Railway 20 Bureau Group 6 Engineering Co.Ltd.,Xi’an Shaanxi 710032,China) Abstract:The main bridge of Junan Waterway Bridge,is a cable—stayed bridge with double—pylon and double cable plane, which is composed of(119十250+119)m span to form a bridge with a total length of488 m.By optimizing the design scheme of the main bridge,it is concluded that using the central cable plane cable—stayed bridge as the structure form of the main bridge,it can provide some advantages such as good landscape effect,less disturbance to the vehicle,better driving view,less construction difficulty and low construction costs. Key words:cable-stayed bridge with double—pylon and double cable plane;scheme optimization;cable-stayed bridge with central cable plane 1 工程背景 均安水道特大桥位于顺德区均安镇,跨越均安 水道,桥址下游约1 km为中山市小榄镇。桥址区地 貌上属三角洲平原区。均安水道南侧河堤为中顺 大围(50年一遇设防标准河堤),北侧河堤为南沙围 (30年一遇设防标准河堤)。桥位处50年一遇水位 高程为5.39 131(85高程)。 均有优化空间和美化空间,可以在既有结构的基础 上进一步优化,减少施工难度和节约工程投资。 2 均安水道特大桥原施工图设计及弊病分析 均安水道特大桥主桥采用(119+250+119)m 双塔双索面预应力砼梁斜拉桥,全长488 m。双塔 双索面斜拉桥效果图见图1。 通过复核原施工图文件和图纸,结合均安水道 特大桥建设条件等基本条件,对原施工图设计方案 进行分析,原设计方案中基础、主塔及主梁等结构 收稿日期:2017—04—19 作者简介:王崇智(1983一),男,工程师,主要从事市政工程、房建工 程、公路工程、铁路工程及水利工程等施工及技术研究。 图1 (119+250+119)m双塔双索面斜拉桥效果图 RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 201 7(07J 34 铁道建筑技术・设计咨询・ 2,1 上部结构 2.1.1 主梁 型SA级,高100 cm;边防撞墙的防撞等级为加强型 ss级,高100 cm。 (4)支座:主桥主塔下横梁处采用QZ系列球型 支座;过渡墩处采用GPZ(KZ)系列盆式橡胶支座, 支座所有钢板均采用耐候钢。支座处梁底设调平 标准梁段采用预应力混凝土双边箱断面结构, 全宽36.5 in,主梁中心高度3 m。底板厚40 cm,斜 腹板厚30 cm,直腹板厚40 om,顶板厚30 om,箱宽 7.5 m。 边跨现浇段采用预应力混凝土单箱三室断面结 楔块调整纵坡、横坡,保证支座水平设置,墩顶水 平。主塔墩下横梁:QZ12500DX、Qz125oosx;过渡 构,全宽36.5 m,主梁中心高度3 m。底板厚50 cm, 墩盖梁:GPZ(2009)10JZDX、GPZ(2009)10SX。 斜腹板厚45 cm,直腹板厚50 cna,顶板厚30 cm,边 (5)桥面排水:主桥桥面排水通过横向管接至边 箱宽7.5 m。主梁底板平置,顶板横向对称于主梁 防撞墙外侧,通过纵向排水管引至岸上统一排放。主 中心线设置向外2%的双向横坡。 梁两侧横向泄水管沿顺桥向每隔5 ITI布置一道。 主梁纵、横向预应力钢束采用高强低松弛钢绞 (6)主塔检修楼梯:主桥主塔内设置检修楼梯, 线,标准强度 =1 860 MPa,预应力管道采用塑料 采用型钢及钢板组焊而成。 波纹管,采用真空压浆工艺灌浆。 (7)主桥检修小车:为了方便运营期间对梁底 2.1.2斜拉索 的斜拉索锚头、砼进行检修,需在中跨和边跨各设 采用平面双索面,主塔两侧各分布20对,扇形 置1台检修小车,共设置检修小车3台。 布置。全桥共8O对,共计160根。 2.4弊病分析 斜拉索在塔上锚固方式采用井字型预应力锚 原施工图设计中存在如下问题: 固形式。 (1)纵坡边坡点位于主塔一侧,两侧纵坡不对 2.1.3主塔 称,增加施工控制和施工监控难度,竖向设计参数 主塔为“H”形塔,由塔冠、上塔柱、上横梁、中塔 和路线设计参数不吻合。 柱、下横梁及下塔柱等部分组成。主塔上、下横梁 (2)主塔采用H型,塔高90 rfl,主塔宽38.6— 均为单箱单室截面。塔柱为单箱单室截面。 49 m,桥塔横向矮胖,桥塔景观效果差。 2.2下部结构 (3)单个主塔采用18根 .8 m钻孑L桩,基础 2.2.1 主塔基础 桩基数量偏多。 每个桥塔设18根直径2.8 m钻孔桩,桩身采用 (4)主梁节段长度6 m偏小。 C35混凝土。承台平面尺寸16.6 m×18.9 m,四周 (5)主梁采用分离式双箱断面,主梁抗扭刚度 为椭圆弧形,两个承台之间采用系梁连接,承台高 较小,抗风性能较差。 度5.5 m。 (6)主梁采用分离式双箱断面,主梁悬浇前支 2.2.2过渡墩及基础 点挂篮设计难度大,两箱腹板间距16.5 m,挂篮横 为适应两侧不同梁高的需要,过渡墩盖梁为L形; 向控制难度大。 桥墩为矩形实心墩,横桥向宽5 m,顺桥向宽2.8 m。 (7)主塔基础承台系梁跨度大,达23.6 m,并设 过渡墩为双柱式布置,分离式矩形承台,承台间用 置l2束6s15.2预应力钢绞线。预应力钢绞线锚具 系梁连接。 处于设计洪水位以下和浪溅区,锚具封锚密封性难 单个承台采用6根直径1.8 m的钻孔灌注桩, 以保证,锚具和钢绞线防腐难度大。 桩基按嵌岩桩设计。 (8)主塔下横隔梁尺寸为7.2 m x5.0 m,承台 2.3附属结构 系梁尺寸为5 m×5.5 m,两者净距仅11.695 nl,承 (1)桥面铺装:10 cm沥青铺装。 台系梁对全桥整体受力作用不大,抗震效果提高有 (2)伸缩缝:主桥采用最大伸缩量为480 mm的 限。且下横梁与系梁形成框架效应,增大了横向温 单元式多向变位梳形板伸缩缝。 度力。系梁布置同时加大了基础钢套箱(钢围堰) (3)防撞栏:主桥防撞墙的防撞等级为F 的规模和工程量。 铁道建筑技术RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2D77f07J 35 ・设计咨询・ (9)斜 索任塔J:锚固方式采Hj外字 预应力 锚吲形式 托索锚 集中力直接传递至塔壁,混凝 土塔壁受力大,H‘承受水平拉力,塔蹙混凝土受力 复杂,易产乍裂缝,后期耐久性较惹。 (10)主梁纵ru】预应力钢束、主塔锚固区预应力 钢束采用二次张扎锚具和二次张拉工艺设计,设计 中要求第一次张托2~16 h内进行第二次张拉。此 时主塔拉索 结构基本不受力,两次张拉问隔时间 短,可以通过超张拉来弥补锚具放张同缩值造成预 心力损失,保IJIj有效预应力,且二次张拉丁艺增加 施工步骤、拖1 难度及工程造价。 3.3 主梁 图4主塔造型及结构 3 均安水道特大桥优化方案 3.1 总体布置 采用预应力混凝土腮翅箱梁断面。梁高3.5 m,底 板宽17.7 m,箱顶宽36.5 m,箱梁悬臂长度达4.0 nl, 箱 窜敲面结构。在悬臂底每隔一定问距设加劲 采用索 舣塔预应力混凝土斜拉桥 ‘,跨 度组成为(1l9+250+1 19)nl,全长488 Fll。索 丽双塔斜扎桥效果 见图2。 梗托。在支座处及斜} 索锚 处均没置横隔端或 横隔板,梁体采用C50混凝土 3.4斜拉索及锚固系统 斜托索 ~采用L}1央索面,全桥共计17刈‘斜扎 索,塔f:索距1.8 Ill,梁l 索距6.5 n 。采用平行钢 丝斜扎索,以防风雨振外衷 叮采用螺旋线 3.5主塔基础 每个桥塔}殳l5根A 2.8 In钻孔桩。承台平面 图2 索面双塔斜拉桥效果图 尺寸28.2 nl×16.6 m。承台顶设1.5 m厚塔 。采 川整体承台群桩基础,承台高度4.0 m,矩形承俞 主桥桥 宽度组成:2×0.5 n边防撞墙+0.25 1TI 3.6 交界墩 侧分带+3 rn硬路宿+11.25 m车行道+0.75 m路缘 带+0.25 n1侧分带+0.5 HI防撞墒+3.5 m布索 区=全桥总宽36.5 m (1l9+250+1 19)ITI索 交界墩为双柱式加I 型盖梁布置,桥墩为 肜 实心墩,分离式矩形承 ,承台问用系梁连接。 个承台采用6根直径1.8-n的钻孔灌注桩,桃 按 嵌岩桩没计 3.7施工方案 面双塔斜扎桥总体 置见图3。 1 I 900 25 000 . 】】900 . l r ————\镝 1■, lQ 、1 } i. (1)斜拉桥主塔 施J 在承台顶面上主梁外侧安装塔式吊机作为主 Ill一 1 I 塔施___[起重设备,下塔 及0#块采Hj支架法现浇施 ] ,塔柱『人J设置劲性骨架,上塔柱采用爬模或翮模 段施 。 图3 (1 19+250+1 19)m索面双塔斜拉桥总体布置 (2)斜拉桥主梁 施I 3.2 主塔 采用柑子 r片造型。采用独柱塔,桥面以上 混凝土主梁采用前支点挂镌悬浇施工,边跨现 浇段采川支架法现浇施一 (3)施j[工期 主桥施工总工期为22.5个月。 塔高72 n ,布置 分隔带区域,采用钢筋混凝 土结构。主塔造型及结构见图4。 36 LWAY C0NSTRUCT|0N TEOHNOLOGY 2017 lo71 铁道建筑技术 RAl・设计咨询・ 3・8 均安水道特大桥主桥方案比较见表大桥主桥方案比较见表1。 。 4 结束语 -口不旧 采用的(119+250+119)m索面双塔斜拉 桥方案工程投资相对原设计方案节约1 158.0万 元;全桥主塔曲线优美,造型精练,具有符号性,塔 身通过体量的变化,给人以积极向上的感觉,景观 效果较原设计方案有较大提升;方案技术难度小。 表1 均安水道特大桥主桥方案比较 方案编号 施工图原方案 优化方案 主桥结 双塔双索面斜拉桥(119+ 索面双塔斜拉桥(119 构形式 250+1191:488 1TI +250+119、rfl=488 In 技术特点 常见桥型,受力简单明确, 新颖桥型,受力明确,技术 及可行性 技术成熟可靠 成熟可靠 航道 适应性 一般 基础规模小,优 因此,建议优化整体设计方案,推荐采用(119+250 对水利 分离式主墩承台尺寸较 主墩承台尺寸最小,阻水 +119)m索面双塔斜拉桥方案。 影响 小,阻水比较小 比最小 抗震 采用双索面,质量分布较 采用墩、梁、塔固结体系, 参考文献 性能 为均匀,抗震性能良好 抗震性能一般 常规方法施工下部结构;爬 常规方法施工下部结构;爬 [1]周孟波.斜拉桥手册[M].北京:人民交通出版社, 方法 模或者其他方法施工主墩 模或者其他方法施工主墩 施工 和塔柱,挂篮现浇砼主梁 和塔柱,挂篮现浇砼主梁 2004:30—325. 难度 经验成熟,难度不大 经验成熟,难度不大 [2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中华人 速度 较快 快 民共和国交通部公路司.斜拉桥热挤聚乙烯高强度钢 养护维修 斜拉索需定期更换,养护 斜拉索需定期更换,养护 维修量较大 维修量较小 丝拉索技术条件:GB/T 18365—2001[s].北京:中国 行车舒适性 较好 索面干扰少,行车舒适性好 标准出版社,2001:25—31. 主塔曲线优美、高耸挺拔, [3] 中华人民共和国交通运输部,中国公路学会桥梁和结 景观效果 主塔景观效果较差 景观效果最好,夜色照射 下,主塔晶莹剔透 构工程分会.大跨度斜拉桥平行钢丝斜拉索:JT/T 775 —2010[s].北京:人民交通出版社,2010:3—15. 均安水道特大桥方案造价比较见表2。 [4]李达,屈仆,周超.三水河特大桥主桥墩液压爬模施工 [J].筑路机械与施工机械化,2014(5):38—39. 表2方案造价比较 [5] 高兴元.桥梁工程[M].天津:天津大学出版社,2010:2 项目 原设计方案 优化方案 —8. 主桥结 (119+250+119)m (119+250+119)in索面双塔 构形式 双塔双索面斜拉桥 斜拉桥 [6] 赵晓春.宝鸡代家湾渭河大桥主塔施工技术[J].铁 桩基 每个主塔18根62.8 m 每个主塔l5根 2.8 m钻孔桩,全 道建筑技术,2010(5):5—8. 优化 钻孔桩 桥减少6根担.8 rn钻孔桩 [7]李顺军.跨南淝河斜拉桥主塔施工技术[J].铁道建 钢围堰 单个承台、系梁投影 单个承台投影面积468.12 m ,全桥 优化 面积710筑技术,2015(11):44—48. .24 m 钢围堰面积减少484.24 n,堰高度两个方案1。。钢围 一致 [8]景现营,熊利华.斜拉桥主塔施工方案[J].北方交 承台 单个承台、系梁C40 单个承台、塔座CA0r ̄Ud4-1"2282.0 m3。 通,2009(3):65—67. 优化 砼合计3 906.3 rll 全桥承台、系梁、塔座C40砼减少 3 248.6 II13 [9] 中交第一公路工程局有限公司.公路桥涵施工技术规 主塔柱 塔柱为空心砼箱形 塔柱为实心砼截面范:JTG/TF 50—2011[s].北京:人民交通出版社, 优化 截面需要内外模 施工方便 ,仅需要外模。 ,2011:215—263. 板。施工空间小 [10]张继尧.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北 斜拉索 斜拉索在塔上锚固 采用钢锚梁锚固方式锚固 方式采用井字型预 ,锚固方式更 京:人民交通出版社,2004:35—90. 优化 应力锚固形式 可靠。造价稍贵 [11]曾勇.桥梁施工控制方法及影响桥梁施工控制的因素 主梁悬 悬浇节段6 m长,每 悬浇节段6.5 m长,每个主塔共17 分析[J].建筑工程技术与设计,2015(8):831. 浇节段 个主塔共2O对斜 对斜拉索。节省3个悬浇节段施工 优化 拉索 及相应工程措施费。节约工期45 d [12]唐坤尧.裕溪河(70+125+70)Irl变截面预应力连续 工程 梁桥施工控制分析[J].铁道建筑技术,2015(11):12 造价 24 313.0万元 23 155.0万元 一】5. 铁道建筑技术RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 201 7(o7) 37