的 年
总第
第 期 期
黑 龙 江 交通 科技
,
阅
四 方 台大 桥斜 拉 桥 上 部 结 构 设 计
轰玉 东 齐
,
琳 邢 明明
,
黑 龙江 省 公 路 勘 察设计院 》
摘
要 四 方 台大桥为 主跨
。
的五 跨 连 续 叠 合 梁斜拉 桥 对 该桥 主 桥 上 部 结 构 的结 构设计 施 工 方案 和
,
、
结构 分析 成 果进 行 了 介绍 关键 词 四 方 台大桥 叠合 梁 斜拉桥 上 部 结构 设 计
中 图分类 号 二 概
述
“
”
文 献 标 识码
文 章 编号
一
加
一
的 度
一
地震 基本 烈度
。
松 花江 四 方 台公路 大 桥 简称 四 方 台大 桥
江省哈尔 滨 市 西郊 四 方 台高地 以 西
, ,
位 于黑 龙
四 方台 大 桥 主 桥为 主 跨
的 叠合 梁 斜 拉 桥 本 文 着
。
,
处 的松 花 江 江段
重 介 绍 主 桥 上部 结构 的 设 计情况 和 结 构静力分析成 果
总 体布 里
、
上 连接 哈尔 滨市 江 南与 江北 是 哈尔 滨环城 过 境 公 路 西 段
上 一 座 重要 的大 桥
。
上 游 距双
口
面 铁路 桥
物 下 游距
,
,
四 方 台 大 桥主桥 为双塔双索 面 钢 一混 凝 土叠 合梁 斜拉
松 花 江公 路 大桥
腼
。
桥 由三 跨斜拉 桥和两 个 过 渡 跨结 构 组 合 而成 塔墩 固 结一
四 方 台大桥 的主 要技术 标 准为
体 塔与 主梁 纵 向活 动 支承 属 塔墩 固结 塔梁支 承 式半 悬浮
体 系 过渡 跨与 斜拉 桥 主 梁 连 续
级 挂车
, 。 。
、
,
、
计算行车 速 度
车 辆荷 载 等级 汽 车
一
“
跨径 布置 为
。
二
过渡
二
超
。
一
跨
过渡 跨
,
。
边跨
二
。
主跨
边跨
。
桥梁 标准 宽度
主 桥全长
桥跨布置如 图 所 示
尸一
尸飞
卜一
一一 一
一一
一
—
一
一一
川
日 日
叫
解
‘‘
闷
卜一一一一一 一一 月 卜
一书
图 结 构 设计
主梁
桥跨 布里 图
主梁 截 面 以两 工 字钢 边 梁 横梁 及 中间 小纵 梁 与棍 凝
土桥面 板 结合形成组 合截面
。
、
,
两 工 字钢边梁肋 间距
,
,
。
桥梁 横向 布置 行车道
护栏
十
布索道
行 车道
。
防撞 护栏
防撞
,
主梁 在 布 索 道 处 梁 高 为
, 。 。
桥 梁 中心 线 处 梁 高 为
截 面 高宽 比为
主梁 高 度 与 主 跨 径 比 为 主 梁 横断 面见图
。
布索道
主桥全宽
双 向共 四 车 道
一
月 目
导
一
声
图 主梁横 断面 图 工 字钢边 梁根 据受力的需 要 采用 两 种 不 同的截 面形 式 厚 度为
。
,
腹 板厚 度为 翼缘宽度 为 渐 变为
, ,
,
冀缘宽 度为
。
。
过
,
标准段 工 字 钢 边 梁翼 缘 板宽 度 为
,
,
上 翼 缘 厚度 为
。
渡 跨横 梁上 翼缘厚度 为 厚度为
,
下 翼缘厚 度 为
腹板 梁
下
,
下 翼缘厚 度为
,
,
腹板 厚度 为
, 。
过渡 跨工
,
横 梁 间距 为
,
字 钢 边梁 翼缘 板宽 度也 为 吠 幻
上 翼 缘厚 度 为
,
下
高由
高 度为
。
中间小 纵梁 高 的
翼 缘厚 度为
,
腹 板厚 度为
、
为 提 高其 整 体 和 局
翼缘 钢板 宽度 为
、
上 翼 缘 钢板 宽度 为 加
。 、
腹板
部 稳 定 性 设 置一 定 数 量 的水 平 竖 向 加 劲肋 厚 度 分 别 为
和
。
厚度 均 为
。
主 梁 与 主 梁 主 梁 与横 梁 横 梁 与小 纵梁间 均 采 用 摩 擦
,
横 梁 除过渡墩顶 的横 梁 采 用 箱 型 截 面 外 其余 的横梁 均 采 用 工 字 型截 面
。
型 高强 度 螺栓 通 过 拼 接板 连 接
标 准段 横梁 上翼 缘 厚 度 为
,
下 翼缘
索 梁 锚 固采 用钢 锚箱 的锚 固形式 于钢 主梁 内侧设 置钢
· ·
,
总第
,
期
。
黑 龙江 交通 科技 同 采用 仍
,
第 期
和
锚 箱 钢 锚箱 以焊 接的形 式与钢 主 梁腹板相连接 结构 钢
两种规 格
的 要求
。
。
钢 材 的拉 伸 冲击 和 弯
、
斜拉桥 主 桥钢 主 梁 所 用 钢材 要 求满 足 《 低合 金 高 强 度
曲试 验结果应满 足 表
澎
一
的 技术 要求 根 据 使 用 部 位 的 不 表
屈 服点
,
料 拉 桥 主 桥钢 主梁钢 材指 标 表
伸长
抗 拉强
一
一
℃ 冲击
弯 曲试 验
直径
,
为 弯心
厚度 材料
鉴
一
率
功
不 小于
月咋
为试样厚度 不小 于
田
度
不小 于
!
暇
·
二
。
二
“
甲
阅
二
。
二
剪 力 钉采 用 咚 圆头 焊 钉
,
钢材 长
,
,
。
桥地处 寒冷 地 区 要 求 PE 材 料能 够在 低 温 条 件下 正 常 工
,
剪 力 钉在 钢梁上 的排 列 以 不 与桥 面板 普通 钢 筋及 预应 力钢
作 低温 脆化温度 ‘
. 载的 2 5 倍 控制
。
,
一
0 6
℃
。
拉 索 的安全 系 数 不 小 于 设计荷
, 。
束 相 冲 突 为准
土
,
。
全 桥 剪力钉均 为工厂焊 接 平 面 误 差 控制 在
、 、
以 内 剪力 钉 的 检验 焊 接 工 艺 焊 接 质量 检 验 及 生
。
产 焊接控制均应 满足 有 关规 范 要求
,
桥 面板 为矩 形 混 凝土 实 心 板 板厚
。 混 凝土 标号
,
,
为 制
。 ,
,
分 为预制 及 现 浇 两种 除 ’板 为现 浇 外 其 余 均 为 预
,
,
预制桥 面板 横桥 向板 宽
。
纵桥 向
左 右不
1 对 斜 拉 索 全 桥 共计 1以 根 拉 本 桥单 个塔 柱设置 3 索索 面 为 空 间 扇形 自下 至 上 向桥 外 侧倾斜 ;塔 内拉 索 虚 交 . . 点间 竖 向距离 为 2 O m 最 上 端索 距塔 顶 面 4 9 2 m ;梁 上 拉 . m ’ 2 o 索锚 点 水平 间距 1 索锚点距顺 桥 向塔 中心水 平距 离 . m 约 15 2
,
,
,
1
。
等 并 于顺 桥 向设 置 剪力 槽
,
在 钢梁 支 撑处 设 置
宽
厚的橡胶垫 片 以 防止 现浇混 凝 土 浆外滋 及水 浸 人锈
蚀钢 梁
钢束
。
。
斜 拉索采用 8 种规 格 由 12 7 丝 递增
至 33 7 丝 最短 束 . m . g 0 l m 8 1 以 长5 最 长束 长 分 别配 相应 的冷 铸徽 头锚 具 ;全 桥斜拉索钢丝用 量 为 76
, , , ,
、
。
t
8
根 据 受力 情况 边 跨 及 主跨 部分桥 面板 设置纵 向预 应 力 边 跨设 置每束 根
甲
,
设 计中 对斜拉索采 用了 多重 防腐 措施
,
( ) 1
。
根训 钢 纹线
钢 纹线
束 半桥
主
跨设 置 每 束
预留管 道
。
束 半桥
,
并 分别设 置
锥 形 钢壳与拉索 相 接处涂 硅 胶 利 用 材料 的性 能 减 少 缝 隙发 生 的可 能性 ;
(2 ) 斜拉索 导 管 在安 装 减 振 器 后充填 聚 氨脂发泡材料
、 、 、 ,
,
为减 小棍 凝土 收缩 徐变 的影 响 要 求预制 桥 面 板及 人 行 道板应提 前预制 并保证 至 少 六 个 月 的堆 放期
, , , 。
该 种材 料具 有质 量 轻 吸水性小 低导热 性 隔 气 性 好 和韧 性 好 等特 点 能够使 钢材 和 索体表 面 P E 层 粘合形成 比 较牢 固 的 整体 有效 地 防 止 索导 管 内积 水 将雨 水 潮 气或其他腐蚀 介质与锚 具相 隔 离 ;相 对 于 传统 的 填充 水 泥 砂浆 的 方法 而
, ,
、
为有利 于 现
浇接缝混 凝 土 与预 制桥面板 有效结合 预 制桥面 板 侧面 及 人 行道 板侧 面 外 侧除外 播 涂缓 凝 剂 脱模 后 用 高压 水 枪 冲 刷 以形 成新旧 混凝 土结 合面 预制 桥面 板表 面 平 整 度 容许
,
。
言 更 便 于将来 换索 的需要
( 3 ) ,
,
。
偏 差 值为 土 叠 合梁钢梁 部分 防腐 设计对 桥梁 的耐 久性 和 使用功 能
至关 重要 针 对钢 梁 结 构部 位 的不 同 结 合桥位 处 大 气腐 蚀
,
, ,
。
锚 具 外峪 部 分 以 防锈 油 脂涂 装 表面 罩 以钥 制 护
, , 。
,
罩 护罩 与锚具 间 缝隙用硅 胶密封 使锚具 表 面与 大 气隔离
达 到防锈 蚀 的 目的
4
情 况 采 用 了两 种涂装方 案
,
。
结 构分 析
钢主梁外 礴部 分采 用 重 装 油 漆 防 腐 抛丸 除 锈
结构分 析主要 包括 总 体静力 分 析 主 梁 局 部应力 计算
、 、 , 。 -
、
、
级 酸 溶性 无机硅 酸锌 车间 底 涂
级 要 求粗糙度
云 铁封闭漆
,
卿
喷砂 除 锈 以
索塔计算 基 础计 算和结 构抗 风 抗震 分析 等 内容 本 文 仅介
绍一 下 总体 静力 分析
. 4 1
一
叩
,
,
环 氧 富 锌底 漆
卿
,
环氧
林
聚 氨脂 面 漆
,
脚
干 膜 总 厚度
计 算荷载 (l ) 结构重 力(一 期恒载 二期恒 载)
、
为
。
林
高强 螺栓连 接面采用 热 喷铝涂层 厚度 为 17 0 保摩擦面 摩阻 系数
. 3 2 。
叩
,
以确
( 2 )
混 凝土 收缩 徐变 影 响 力
。 ,
、
。
( 3 )
抖拉 索
,
,
(
4
)
基础变 位影 响力 活 载 :汽 一 超 加 级 挂 一 1 2 0
温 度影 响力
。
。
斜拉索采用 价 低 松 弛 预应 力热 镀锌 高强 钢 丝 抗 拉标 . 7 0 M
p a 松 弛值 1 戊 叮 h 应 力 损失
,
(
5
)
( . 4 2
6
)
支 座摩 阻力
。
( 斜拉桥 热挤 聚 乙 烯 拉 索技 术 条 件》 (」 W 肠 内层 采 用黑色 P E
· 8 0 ·
一
4 9
)
。
的要 求
。
护套 外 层 采 用 桔 红 色 P E 护套
,
由于 本
计 算 米 用 的 主 要设 计 参数 ( 1 )恒 载(半桥 ) . 二 期恒载 按 4 6 犷m 计 ;施工 中采 用 吊机 安 装钢 主梁
,
第6 期
o 吊机 自重 为 6O t (2 ) 活载
汽车
( 3 )
四 方 台大桥 斜拉桥 上部结构 设计
、 、
总 第 16 0 期
,
既考虑 了主 梁 桥 塔 斜拉 索 的应力要 求 又 考虑 了主 梁合龙
的变 位 要 求
, (
。
第二次 张拉 在全桥 合龙 之 后 二期恒载 作用之
, 。
,
一
超2 0 级
由 4 车道控 制 计算 )挂 车
一 1 0 2
。
前
。
两 塔对称 张 拉 每塔 每 次张拉 两根 斜拉 索 斜拉索 初 张
。
徐变收缩次内力 规定 的 徐 变及 收 缩计 算 图 表 计 算 徐 变 收 缩 系
。
、
力 的确 定 原 则 是 使二期 恒载 作 用 后 主桥 桥 面 标高 达 到设 计
要求
按《 公 路钢 筋 混 凝 土 及 预 应力 混 凝 土 桥 涵 设计 规 范 》
根据 实际 施 工步骤进 行 内力 分 析 得 到每个施 工 阶段
。
,
J 023 一 8 5 (JT
,
)
的塔 梁 应 力 和 变 位
的要 求
。
、
这 些 应力 和变 位 均 满 足 有 关 设 计 规范
,
数 混 凝 土加载 龄 期及初 始 应力 按施 工 过 程 计 算
( 4 )
温度
、 , 、 ,
、
考 虑 主 梁顶板升 降温 5 ℃ 斜 拉 索升 降 温 巧 ℃ 桥塔 左 (右)侧升 降 温 5 ℃ 体 系 最高温度 4 0 ℃ 体 系 最 低 温度
, ,
图 4 为主梁 最 大 单悬 臂状态 情况 下 混凝 土 面板应力 图 . 此 时混凝 土 面 板 的最大 压 应力 为 6 3 6 MP a 最大 拉 应力 为 . o 0 5 MP a
,
一
0 4
℃
( 5 )
。
基 础不 均 匀 沉降
。
. 虑 0 02 m 的沉 降量
( 6 )
主塔基 础 分 别考虑 0 0 5 m 的沉 降 量 边 墩 及 过渡墩 考
,
.
活 载 横 向分布 系 数
, ,
横 向分 布系数按杠 杆 原 理 计算 考 虑 车道 折 减 系 数 后 . . 汽车荷载横 向 分布 系数 为 1 94 5 挂车荷载为 0 8
,
。
( 7 )
混 凝土 容重 2 6 kN/ m 3
。
( 8 )
荷载组 合
。
、
“扩 ) 图 4 最大 悬 胃状态 桥 面板 应 力图 《 5 图 为 主 梁最大 单悬 臂状 态 情况下 钢 主 梁应 力 图 此 时 . . o 1 8 M Pa 钢 主 梁最大压应力为 8 6 7 MP a 最 大拉应力为 3
, ,
1 种 荷 载组 合 本次 计算共 进行 13 : 十 组合 1 恒载 汽车 + 预应力 + 收缩 徐 变 : 组合 2 恒载 + 挂车 + 预 应力 + 收 缩 徐 变
、
图 6 为 单体 1 合 龙 前 的 变位 图 此 时 为 最大双 悬 臂状
,
1 为组 合 1 组 合 2 分别 和 温度 效 应 及
组合 3 一 组 合 13
、 、
态 桥 塔 和 主梁 基本保 持 为 设计 线形 边 跨 悬臂 端 竖 向位移 只有 5 m m 不影 响主 梁边 跨合龙
, 。
,
,
支 座 沉 降效 应 组 合 在此 不 逐一列 出
. 4 3
,
。
结 构计 算 图 式
图 7 为组 合结构 1 合龙前 的主 梁 变位 图 此 时为 最 大 单 . 悬 臂 状态 中跨 悬臂 端竖 向 位 移 只 有 2 7 ~
,
, 。
纵 向结构计算采 用 ( B SA C s 9 8 桥 梁 结 构分 析综合 系统 》
软件系统分析 计算 全桥 共分 3 8 0 个 单元 结 构离散 图见 图
,
,
3
。
. 4 4
图3
结构离散 图
, ,
施 工 阶段 分 析
,
斜拉桥施 工 阶段 分 析 首先 要 根 据 不 同 的 施 工 状 态 确 定 结 构要达 到的 目 标 ;其 次 再根 据 确定 的 目标 反 推 各施 工 过 程斜拉 索的 张 拉 力 ;第三 以 反推 出 的斜 拉 索张拉 力 正 装
, ,
计算 检查 各施 工 阶段 结 构应 力 位 移 是 否 满 足相 应规 范要 求 确定的结构 目标是 否 达 到
,
,
、
。
本桥 斜拉桥 主桥 过 渡跨采 用 支架 拼装 法施 工 斜拉桥 主
梁 少段 采 用 支架拼装 及 桥 面 板 现 浇 施 工
, , 1
,
丁 段采 用 对 一1
。
称 悬 拼 法 施工 边跨 合龙 后 主 孔 剩 余 主 梁 节 段采 用 单侧 悬 拼法 施工 ‘ 直 至 中跨 合龙
。
,
全桥 合 龙 后 拆 除边 跨 支架
。
斜 拉 索 的张 拉 分 两次 进 行
,
第 一 次 张 拉 在悬 臂 拼装 阶
,
图7
组 合 结 构 1 合 龙 前主梁及桥 塔 变 位 图 ( m )
段 桥塔 两 侧两根 斜拉 索对称 张 拉 斜 拉 索 的初张 力 的确定
总 第 16 0 期
第6 期
. 4 , 5 . 1
4
, 5
运 营阶段分析 施工 阶段分析 的 最后 状 态 为 成 桥状 态 此 时结 构 的内
、
斜拉 索
,
力 变位 及应力 为恒 载 作用下 结构 的 内力 变位 及应力
,
、
、
。
以
成桥状 态 边 跨尾 索 的 索 力最 大 为 6 5 0 t 靠 近 桥塔第 一 t 根索 索 力 最小为 220 t 其他斜拉索索 力 介 于 22 0 一 6 5 0 之
, 。
成桥状 态为 基础 分 析 结 构 在 活 载 和 温 度 支 座 变 位 等 附加
荷 载作 用 下 的反 应 并 且 和 恒 载 作 用 下 结 构 的反 应 按 规
“
,
成 桥 状态 斜拉 索索力 图 见 图 8 运 营 阶段 斜拉索索 力 最 大 值 为 79 0 t 索 力 最小 为 2( ) t 运 X
间 索力分 布得 均匀 合理
, 、
。
。
,
范 进 行 组 合 判 断结构在 运 营阶段是 否安 全 可靠
”
,
。
营阶段 拉索索 力 图 见 图 9
’
。
11 1 尸 师 . 日. 甲l扭1 1 . 1 l n 一 1 } !1 几 中… . , . n石面 石 甲 1 ” . 田! 1
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二
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-
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川 …
i
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”
,
l
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”
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1
’
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__
一
i
5 7 一 15 0
, 月 ‘ ‘ , 一 t J、 , , 门 气 J 气 5 4 0 6 0
。
.
1 1 . 1
每 母 I
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石
图8
成 桥 阶段 斜拉索 索 力 图
【 l 111 1 j { :l } . !} I } ,1 1. 门 } l!l 】 田田{l公 l!l!. 口 田田:11! ::11 .一 口 田田 : ” 门 甲! 日 团1 二 仁 I l
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一 1 一 一
0
2 ( ) X 3 0
’
l
’
勿
-
ll
. . 4 5 2
图9 主梁
运 营 阶 段 斜拉 索索 力 图
。
. 成桥状态 桥 面 板 最 大 压 应 力为 6 4 7 主梁 上 缘 ;钢 主梁 最 大压应 力 为 12 0
。
主梁 在 成桥状 态 及运 营状 态 主 要 控 制 点 应 力 见 表 2
. 在边墩 处 桥面 板 上 缘 ;钢主 梁最 大拉 应 力 为 10 9 8 MP a 发 8 M 生在 跨 中钢 主梁 下 缘 钢 主梁 最 大 压 应力 为 2 4 P 发生 a
,
”
, 。 。
!月
一 {
闷加
一
响
5 0
习扣
7
一 一
一
田
.
!
80
火幻
,
发 生 在 桥 塔位 置 在边 墩处钢 主 梁 下 缘 按《 公 路桥 涵 钢 结 构 及 木 结构 设计 . . 发 生 在边 墩处 规范) ( 川 0 2 5 一 8 6) 第 1 2 5 条确定 仍 20E 钢材 的容许应 . . 二3 x 1 二 a」 0 x 2 1 8 M P 2 2 0 钢 主梁 下 缘 运 营状态 桥面 板最 大压应 力 为 1 3 M Pa 发 力为 【 0 / 3 6 4 5 2 7 2 a 钢主梁应 力均 . ; 生 在边 墩 处 桥面 板 上 缘 最 大 拉应 力为 0 5 M P a 同样 发 生 满 足要 求 表 2 主 要 控 制 点 主梁应 力表
,
MP a
2 M
,
,
a
r
,
,
,
成桥状 态
部位
恒载 + 汽 超 2 0
一
一 恒载 + 汽 超 2 0 + 温变
桥 面板 上 缘 /MP扭
钢 主梁下 缘 /M P a
桥 面 板 上缘 / M Pa
一 . 4 7 9 /
钢 主 梁 下缘 /M P a
一
。
桥 面 板上缘 / M Pa
一 . 5 / 2
钢 主梁 下 缘 / M Pa
一 . 4 8 . 7 7 /
备
注
过 渡跨 中心
一
. 6 2 一
1 8
.
3
/
. 8 8 1
5 8
一
5 7
. 9 2 3
6
边墩
墩顶 桥塔 位置
主跨
~6. 4 2
~ ! .2 0 2
一 一
. 0 1 1 83 / . 1
一 一
. 2 2 2/ . 34 2 0 一 5 3/ . 12 3 2
~
. 13 !/
一
2 4 8
边跨 布里 4 ~ 根 15 9 钢纹
一 一 . 6 7 4
. 4 3 6 /
~ ~
. 8 8 1 2 / . 4 7
一
. 3 1 / 2
一
. 6 2 1/
一
不 芯
5
,
一
·
4
8
结 论 (l ) 计算表
明 无论是施工 阶段 还 是 运 营 阶段 钢 主梁
,
混 凝 土 桥 面板及 斜 拉 索的 应 力均 满 足 规 范 的要 求 本 桥
上 部 结构设 计是 安全合 理 的
。
“
0
8 6 8
· 5
.
3 -
.了
线 ( + 表示 拉 一 应力; 表示
压应力 )
一
. 2 8 -
1
6
一
. 8 14
~ 4 . 65/ .
9 5 5
一
一
·
. 3 6
·
2 /
8
6
2
‘ 9 0
“
、
“
”
,
X 本 桥 2( 现正 在安 全运 营
( 2 )
犯
年 5 月开工 建 设
, 2 X (
抖
年 9 月 建成通 车
7
一
,
。
收稿 日期 二2 ( ) X
4 0
一
8 2
的 年
总第
第 期 期
黑 龙 江 交通 科技
,
阅
四 方 台大 桥斜 拉 桥 上 部 结 构 设 计
轰玉 东 齐
,
琳 邢 明明
,
黑 龙江 省 公 路 勘 察设计院 》
摘
要 四 方 台大桥为 主跨
。
的五 跨 连 续 叠 合 梁斜拉 桥 对 该桥 主 桥 上 部 结 构 的结 构设计 施 工 方案 和
,
、
结构 分析 成 果进 行 了 介绍 关键 词 四 方 台大桥 叠合 梁 斜拉桥 上 部 结构 设 计
中 图分类 号 二 概
述
“
”
文 献 标 识码
文 章 编号
一
加
一
的 度
一
地震 基本 烈度
。
松 花江 四 方 台公路 大 桥 简称 四 方 台大 桥
江省哈尔 滨 市 西郊 四 方 台高地 以 西
, ,
位 于黑 龙
四 方台 大 桥 主 桥为 主 跨
的 叠合 梁 斜 拉 桥 本 文 着
。
,
处 的松 花 江 江段
重 介 绍 主 桥 上部 结构 的 设 计情况 和 结 构静力分析成 果
总 体布 里
、
上 连接 哈尔 滨市 江 南与 江北 是 哈尔 滨环城 过 境 公 路 西 段
上 一 座 重要 的大 桥
。
上 游 距双
口
面 铁路 桥
物 下 游距
,
,
四 方 台 大 桥主桥 为双塔双索 面 钢 一混 凝 土叠 合梁 斜拉
松 花 江公 路 大桥
腼
。
桥 由三 跨斜拉 桥和两 个 过 渡 跨结 构 组 合 而成 塔墩 固 结一
四 方 台大桥 的主 要技术 标 准为
体 塔与 主梁 纵 向活 动 支承 属 塔墩 固结 塔梁支 承 式半 悬浮
体 系 过渡 跨与 斜拉 桥 主 梁 连 续
级 挂车
, 。 。
、
,
、
计算行车 速 度
车 辆荷 载 等级 汽 车
一
“
跨径 布置 为
。
二
过渡
二
超
。
一
跨
过渡 跨
,
。
边跨
二
。
主跨
边跨
。
桥梁 标准 宽度
主 桥全长
桥跨布置如 图 所 示
尸一
尸飞
卜一
一一 一
一一
一
—
一
一一
川
日 日
叫
解
‘‘
闷
卜一一一一一 一一 月 卜
一书
图 结 构 设计
主梁
桥跨 布里 图
主梁 截 面 以两 工 字钢 边 梁 横梁 及 中间 小纵 梁 与棍 凝
土桥面 板 结合形成组 合截面
。
、
,
两 工 字钢边梁肋 间距
,
,
。
桥梁 横向 布置 行车道
护栏
十
布索道
行 车道
。
防撞 护栏
防撞
,
主梁 在 布 索 道 处 梁 高 为
, 。 。
桥 梁 中心 线 处 梁 高 为
截 面 高宽 比为
主梁 高 度 与 主 跨 径 比 为 主 梁 横断 面见图
。
布索道
主桥全宽
双 向共 四 车 道
一
月 目
导
一
声
图 主梁横 断面 图 工 字钢边 梁根 据受力的需 要 采用 两 种 不 同的截 面形 式 厚 度为
。
,
腹 板厚 度为 翼缘宽度 为 渐 变为
, ,
,
冀缘宽 度为
。
。
过
,
标准段 工 字 钢 边 梁翼 缘 板宽 度 为
,
,
上 翼 缘 厚度 为
。
渡 跨横 梁上 翼缘厚度 为 厚度为
,
下 翼缘厚 度 为
腹板 梁
下
,
下 翼缘厚 度为
,
,
腹板 厚度 为
, 。
过渡 跨工
,
横 梁 间距 为
,
字 钢 边梁 翼缘 板宽 度也 为 吠 幻
上 翼 缘厚 度 为
,
下
高由
高 度为
。
中间小 纵梁 高 的
翼 缘厚 度为
,
腹 板厚 度为
、
为 提 高其 整 体 和 局
翼缘 钢板 宽度 为
、
上 翼 缘 钢板 宽度 为 加
。 、
腹板
部 稳 定 性 设 置一 定 数 量 的水 平 竖 向 加 劲肋 厚 度 分 别 为
和
。
厚度 均 为
。
主 梁 与 主 梁 主 梁 与横 梁 横 梁 与小 纵梁间 均 采 用 摩 擦
,
横 梁 除过渡墩顶 的横 梁 采 用 箱 型 截 面 外 其余 的横梁 均 采 用 工 字 型截 面
。
型 高强 度 螺栓 通 过 拼 接板 连 接
标 准段 横梁 上翼 缘 厚 度 为
,
下 翼缘
索 梁 锚 固采 用钢 锚箱 的锚 固形式 于钢 主梁 内侧设 置钢
· ·
,
总第
,
期
。
黑 龙江 交通 科技 同 采用 仍
,
第 期
和
锚 箱 钢 锚箱 以焊 接的形 式与钢 主 梁腹板相连接 结构 钢
两种规 格
的 要求
。
。
钢 材 的拉 伸 冲击 和 弯
、
斜拉桥 主 桥钢 主 梁 所 用 钢材 要 求满 足 《 低合 金 高 强 度
曲试 验结果应满 足 表
澎
一
的 技术 要求 根 据 使 用 部 位 的 不 表
屈 服点
,
料 拉 桥 主 桥钢 主梁钢 材指 标 表
伸长
抗 拉强
一
一
℃ 冲击
弯 曲试 验
直径
,
为 弯心
厚度 材料
鉴
一
率
功
不 小于
月咋
为试样厚度 不小 于
田
度
不小 于
!
暇
·
二
。
二
“
甲
阅
二
。
二
剪 力 钉采 用 咚 圆头 焊 钉
,
钢材 长
,
,
。
桥地处 寒冷 地 区 要 求 PE 材 料能 够在 低 温 条 件下 正 常 工
,
剪 力 钉在 钢梁上 的排 列 以 不 与桥 面板 普通 钢 筋及 预应 力钢
作 低温 脆化温度 ‘
. 载的 2 5 倍 控制
。
,
一
0 6
℃
。
拉 索 的安全 系 数 不 小 于 设计荷
, 。
束 相 冲 突 为准
土
,
。
全 桥 剪力钉均 为工厂焊 接 平 面 误 差 控制 在
、 、
以 内 剪力 钉 的 检验 焊 接 工 艺 焊 接 质量 检 验 及 生
。
产 焊接控制均应 满足 有 关规 范 要求
,
桥 面板 为矩 形 混 凝土 实 心 板 板厚
。 混 凝土 标号
,
,
为 制
。 ,
,
分 为预制 及 现 浇 两种 除 ’板 为现 浇 外 其 余 均 为 预
,
,
预制桥 面板 横桥 向板 宽
。
纵桥 向
左 右不
1 对 斜 拉 索 全 桥 共计 1以 根 拉 本 桥单 个塔 柱设置 3 索索 面 为 空 间 扇形 自下 至 上 向桥 外 侧倾斜 ;塔 内拉 索 虚 交 . . 点间 竖 向距离 为 2 O m 最 上 端索 距塔 顶 面 4 9 2 m ;梁 上 拉 . m ’ 2 o 索锚 点 水平 间距 1 索锚点距顺 桥 向塔 中心水 平距 离 . m 约 15 2
,
,
,
1
。
等 并 于顺 桥 向设 置 剪力 槽
,
在 钢梁 支 撑处 设 置
宽
厚的橡胶垫 片 以 防止 现浇混 凝 土 浆外滋 及水 浸 人锈
蚀钢 梁
钢束
。
。
斜 拉索采用 8 种规 格 由 12 7 丝 递增
至 33 7 丝 最短 束 . m . g 0 l m 8 1 以 长5 最 长束 长 分 别配 相应 的冷 铸徽 头锚 具 ;全 桥斜拉索钢丝用 量 为 76
, , , ,
、
。
t
8
根 据 受力 情况 边 跨 及 主跨 部分桥 面板 设置纵 向预 应 力 边 跨设 置每束 根
甲
,
设 计中 对斜拉索采 用了 多重 防腐 措施
,
( ) 1
。
根训 钢 纹线
钢 纹线
束 半桥
主
跨设 置 每 束
预留管 道
。
束 半桥
,
并 分别设 置
锥 形 钢壳与拉索 相 接处涂 硅 胶 利 用 材料 的性 能 减 少 缝 隙发 生 的可 能性 ;
(2 ) 斜拉索 导 管 在安 装 减 振 器 后充填 聚 氨脂发泡材料
、 、 、 ,
,
为减 小棍 凝土 收缩 徐变 的影 响 要 求预制 桥 面 板及 人 行 道板应提 前预制 并保证 至 少 六 个 月 的堆 放期
, , , 。
该 种材 料具 有质 量 轻 吸水性小 低导热 性 隔 气 性 好 和韧 性 好 等特 点 能够使 钢材 和 索体表 面 P E 层 粘合形成 比 较牢 固 的 整体 有效 地 防 止 索导 管 内积 水 将雨 水 潮 气或其他腐蚀 介质与锚 具相 隔 离 ;相 对 于 传统 的 填充 水 泥 砂浆 的 方法 而
, ,
、
为有利 于 现
浇接缝混 凝 土 与预 制桥面板 有效结合 预 制桥面 板 侧面 及 人 行道 板侧 面 外 侧除外 播 涂缓 凝 剂 脱模 后 用 高压 水 枪 冲 刷 以形 成新旧 混凝 土结 合面 预制 桥面 板表 面 平 整 度 容许
,
。
言 更 便 于将来 换索 的需要
( 3 ) ,
,
。
偏 差 值为 土 叠 合梁钢梁 部分 防腐 设计对 桥梁 的耐 久性 和 使用功 能
至关 重要 针 对钢 梁 结 构部 位 的不 同 结 合桥位 处 大 气腐 蚀
,
, ,
。
锚 具 外峪 部 分 以 防锈 油 脂涂 装 表面 罩 以钥 制 护
, , 。
,
罩 护罩 与锚具 间 缝隙用硅 胶密封 使锚具 表 面与 大 气隔离
达 到防锈 蚀 的 目的
4
情 况 采 用 了两 种涂装方 案
,
。
结 构分 析
钢主梁外 礴部 分采 用 重 装 油 漆 防 腐 抛丸 除 锈
结构分 析主要 包括 总 体静力 分 析 主 梁 局 部应力 计算
、 、 , 。 -
、
、
级 酸 溶性 无机硅 酸锌 车间 底 涂
级 要 求粗糙度
云 铁封闭漆
,
卿
喷砂 除 锈 以
索塔计算 基 础计 算和结 构抗 风 抗震 分析 等 内容 本 文 仅介
绍一 下 总体 静力 分析
. 4 1
一
叩
,
,
环 氧 富 锌底 漆
卿
,
环氧
林
聚 氨脂 面 漆
,
脚
干 膜 总 厚度
计 算荷载 (l ) 结构重 力(一 期恒载 二期恒 载)
、
为
。
林
高强 螺栓连 接面采用 热 喷铝涂层 厚度 为 17 0 保摩擦面 摩阻 系数
. 3 2 。
叩
,
以确
( 2 )
混 凝土 收缩 徐变 影 响 力
。 ,
、
。
( 3 )
抖拉 索
,
,
(
4
)
基础变 位影 响力 活 载 :汽 一 超 加 级 挂 一 1 2 0
温 度影 响力
。
。
斜拉索采用 价 低 松 弛 预应 力热 镀锌 高强 钢 丝 抗 拉标 . 7 0 M
p a 松 弛值 1 戊 叮 h 应 力 损失
,
(
5
)
( . 4 2
6
)
支 座摩 阻力
。
( 斜拉桥 热挤 聚 乙 烯 拉 索技 术 条 件》 (」 W 肠 内层 采 用黑色 P E
· 8 0 ·
一
4 9
)
。
的要 求
。
护套 外 层 采 用 桔 红 色 P E 护套
,
由于 本
计 算 米 用 的 主 要设 计 参数 ( 1 )恒 载(半桥 ) . 二 期恒载 按 4 6 犷m 计 ;施工 中采 用 吊机 安 装钢 主梁
,
第6 期
o 吊机 自重 为 6O t (2 ) 活载
汽车
( 3 )
四 方 台大桥 斜拉桥 上部结构 设计
、 、
总 第 16 0 期
,
既考虑 了主 梁 桥 塔 斜拉 索 的应力要 求 又 考虑 了主 梁合龙
的变 位 要 求
, (
。
第二次 张拉 在全桥 合龙 之 后 二期恒载 作用之
, 。
,
一
超2 0 级
由 4 车道控 制 计算 )挂 车
一 1 0 2
。
前
。
两 塔对称 张 拉 每塔 每 次张拉 两根 斜拉 索 斜拉索 初 张
。
徐变收缩次内力 规定 的 徐 变及 收 缩计 算 图 表 计 算 徐 变 收 缩 系
。
、
力 的确 定 原 则 是 使二期 恒载 作 用 后 主桥 桥 面 标高 达 到设 计
要求
按《 公 路钢 筋 混 凝 土 及 预 应力 混 凝 土 桥 涵 设计 规 范 》
根据 实际 施 工步骤进 行 内力 分 析 得 到每个施 工 阶段
。
,
J 023 一 8 5 (JT
,
)
的塔 梁 应 力 和 变 位
的要 求
。
、
这 些 应力 和变 位 均 满 足 有 关 设 计 规范
,
数 混 凝 土加载 龄 期及初 始 应力 按施 工 过 程 计 算
( 4 )
温度
、 , 、 ,
、
考 虑 主 梁顶板升 降温 5 ℃ 斜 拉 索升 降 温 巧 ℃ 桥塔 左 (右)侧升 降 温 5 ℃ 体 系 最高温度 4 0 ℃ 体 系 最 低 温度
, ,
图 4 为主梁 最 大 单悬 臂状态 情况 下 混凝 土 面板应力 图 . 此 时混凝 土 面 板 的最大 压 应力 为 6 3 6 MP a 最大 拉 应力 为 . o 0 5 MP a
,
一
0 4
℃
( 5 )
。
基 础不 均 匀 沉降
。
. 虑 0 02 m 的沉 降量
( 6 )
主塔基 础 分 别考虑 0 0 5 m 的沉 降 量 边 墩 及 过渡墩 考
,
.
活 载 横 向分布 系 数
, ,
横 向分 布系数按杠 杆 原 理 计算 考 虑 车道 折 减 系 数 后 . . 汽车荷载横 向 分布 系数 为 1 94 5 挂车荷载为 0 8
,
。
( 7 )
混 凝土 容重 2 6 kN/ m 3
。
( 8 )
荷载组 合
。
、
“扩 ) 图 4 最大 悬 胃状态 桥 面板 应 力图 《 5 图 为 主 梁最大 单悬 臂状 态 情况下 钢 主 梁应 力 图 此 时 . . o 1 8 M Pa 钢 主 梁最大压应力为 8 6 7 MP a 最 大拉应力为 3
, ,
1 种 荷 载组 合 本次 计算共 进行 13 : 十 组合 1 恒载 汽车 + 预应力 + 收缩 徐 变 : 组合 2 恒载 + 挂车 + 预 应力 + 收 缩 徐 变
、
图 6 为 单体 1 合 龙 前 的 变位 图 此 时 为 最大双 悬 臂状
,
1 为组 合 1 组 合 2 分别 和 温度 效 应 及
组合 3 一 组 合 13
、 、
态 桥 塔 和 主梁 基本保 持 为 设计 线形 边 跨 悬臂 端 竖 向位移 只有 5 m m 不影 响主 梁边 跨合龙
, 。
,
,
支 座 沉 降效 应 组 合 在此 不 逐一列 出
. 4 3
,
。
结 构计 算 图 式
图 7 为组 合结构 1 合龙前 的主 梁 变位 图 此 时为 最 大 单 . 悬 臂 状态 中跨 悬臂 端竖 向 位 移 只 有 2 7 ~
,
, 。
纵 向结构计算采 用 ( B SA C s 9 8 桥 梁 结 构分 析综合 系统 》
软件系统分析 计算 全桥 共分 3 8 0 个 单元 结 构离散 图见 图
,
,
3
。
. 4 4
图3
结构离散 图
, ,
施 工 阶段 分 析
,
斜拉桥施 工 阶段 分 析 首先 要 根 据 不 同 的 施 工 状 态 确 定 结 构要达 到的 目 标 ;其 次 再根 据 确定 的 目标 反 推 各施 工 过 程斜拉 索的 张 拉 力 ;第三 以 反推 出 的斜 拉 索张拉 力 正 装
, ,
计算 检查 各施 工 阶段 结 构应 力 位 移 是 否 满 足相 应规 范要 求 确定的结构 目标是 否 达 到
,
,
、
。
本桥 斜拉桥 主桥 过 渡跨采 用 支架 拼装 法施 工 斜拉桥 主
梁 少段 采 用 支架拼装 及 桥 面 板 现 浇 施 工
, , 1
,
丁 段采 用 对 一1
。
称 悬 拼 法 施工 边跨 合龙 后 主 孔 剩 余 主 梁 节 段采 用 单侧 悬 拼法 施工 ‘ 直 至 中跨 合龙
。
,
全桥 合 龙 后 拆 除边 跨 支架
。
斜 拉 索 的张 拉 分 两次 进 行
,
第 一 次 张 拉 在悬 臂 拼装 阶
,
图7
组 合 结 构 1 合 龙 前主梁及桥 塔 变 位 图 ( m )
段 桥塔 两 侧两根 斜拉 索对称 张 拉 斜 拉 索 的初张 力 的确定
总 第 16 0 期
第6 期
. 4 , 5 . 1
4
, 5
运 营阶段分析 施工 阶段分析 的 最后 状 态 为 成 桥状 态 此 时结 构 的内
、
斜拉 索
,
力 变位 及应力 为恒 载 作用下 结构 的 内力 变位 及应力
,
、
、
。
以
成桥状 态 边 跨尾 索 的 索 力最 大 为 6 5 0 t 靠 近 桥塔第 一 t 根索 索 力 最小为 220 t 其他斜拉索索 力 介 于 22 0 一 6 5 0 之
, 。
成桥状 态为 基础 分 析 结 构 在 活 载 和 温 度 支 座 变 位 等 附加
荷 载作 用 下 的反 应 并 且 和 恒 载 作 用 下 结 构 的反 应 按 规
“
,
成 桥 状态 斜拉 索索力 图 见 图 8 运 营 阶段 斜拉索索 力 最 大 值 为 79 0 t 索 力 最小 为 2( ) t 运 X
间 索力分 布得 均匀 合理
, 、
。
。
,
范 进 行 组 合 判 断结构在 运 营阶段是 否安 全 可靠
”
,
。
营阶段 拉索索 力 图 见 图 9
’
。
11 1 尸 师 . 日. 甲l扭1 1 . 1 l n 一 1 } !1 几 中… . , . n石面 石 甲 1 ” . 田! 1
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二
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-
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…
!
川 …
i
1 困{. 1
‘
”
,
l
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”
’. 1 1 1
1
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”
’1
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1
’
’
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__
一
i
5 7 一 15 0
, 月 ‘ ‘ , 一 t J、 , , 门 气 J 气 5 4 0 6 0
。
.
1 1 . 1
每 母 I
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石
图8
成 桥 阶段 斜拉索 索 力 图
【 l 111 1 j { :l } . !} I } ,1 1. 门 } l!l 】 田田{l公 l!l!. 口 田田:11! ::11 .一 口 田田 : ” 门 甲! 日 团1 二 仁 I l
’
l{ 1} ,l!I 日 }川田 日 坦 匕 巨! ! 业 」 }!l} } 1 . 1 11!! ! 1 1思 { 11{ 日 日 田日 } l思 11 1 } ! {:{ 口 !I 口 {! I] 口 日口 l{妇 { 口 口 田口 田口 田 田l!{} 田口 } ! 1 : l: ! ! 贝 ! 11 1 1 日 口 口 口 且 : 口 刃 : 口 口 口 田田口 田口 田田l! 田 n !.. 一 日 11 : : 日口 口 口 口 口 田田口 田口 田 甲 田 . I ” 侧 f. l { 口 口 只 口 贝 田田 田月 .1 , 尸 贝口 ! 贝 口 口 贝 ! ! .. 卫 只口 贝
. }
一 1 一 一
0
2 ( ) X 3 0
’
l
’
勿
-
ll
. . 4 5 2
图9 主梁
运 营 阶 段 斜拉 索索 力 图
。
. 成桥状态 桥 面 板 最 大 压 应 力为 6 4 7 主梁 上 缘 ;钢 主梁 最 大压应 力 为 12 0
。
主梁 在 成桥状 态 及运 营状 态 主 要 控 制 点 应 力 见 表 2
. 在边墩 处 桥面 板 上 缘 ;钢主 梁最 大拉 应 力 为 10 9 8 MP a 发 8 M 生在 跨 中钢 主梁 下 缘 钢 主梁 最 大 压 应力 为 2 4 P 发生 a
,
”
, 。 。
!月
一 {
闷加
一
响
5 0
习扣
7
一 一
一
田
.
!
80
火幻
,
发 生 在 桥 塔位 置 在边 墩处钢 主 梁 下 缘 按《 公 路桥 涵 钢 结 构 及 木 结构 设计 . . 发 生 在边 墩处 规范) ( 川 0 2 5 一 8 6) 第 1 2 5 条确定 仍 20E 钢材 的容许应 . . 二3 x 1 二 a」 0 x 2 1 8 M P 2 2 0 钢 主梁 下 缘 运 营状态 桥面 板最 大压应 力 为 1 3 M Pa 发 力为 【 0 / 3 6 4 5 2 7 2 a 钢主梁应 力均 . ; 生 在边 墩 处 桥面 板 上 缘 最 大 拉应 力为 0 5 M P a 同样 发 生 满 足要 求 表 2 主 要 控 制 点 主梁应 力表
,
MP a
2 M
,
,
a
r
,
,
,
成桥状 态
部位
恒载 + 汽 超 2 0
一
一 恒载 + 汽 超 2 0 + 温变
桥 面板 上 缘 /MP扭
钢 主梁下 缘 /M P a
桥 面 板 上缘 / M Pa
一 . 4 7 9 /
钢 主 梁 下缘 /M P a
一
。
桥 面 板上缘 / M Pa
一 . 5 / 2
钢 主梁 下 缘 / M Pa
一 . 4 8 . 7 7 /
备
注
过 渡跨 中心
一
. 6 2 一
1 8
.
3
/
. 8 8 1
5 8
一
5 7
. 9 2 3
6
边墩
墩顶 桥塔 位置
主跨
~6. 4 2
~ ! .2 0 2
一 一
. 0 1 1 83 / . 1
一 一
. 2 2 2/ . 34 2 0 一 5 3/ . 12 3 2
~
. 13 !/
一
2 4 8
边跨 布里 4 ~ 根 15 9 钢纹
一 一 . 6 7 4
. 4 3 6 /
~ ~
. 8 8 1 2 / . 4 7
一
. 3 1 / 2
一
. 6 2 1/
一
不 芯
5
,
一
·
4
8
结 论 (l ) 计算表
明 无论是施工 阶段 还 是 运 营 阶段 钢 主梁
,
混 凝 土 桥 面板及 斜 拉 索的 应 力均 满 足 规 范 的要 求 本 桥
上 部 结构设 计是 安全合 理 的
。
“
0
8 6 8
· 5
.
3 -
.了
线 ( + 表示 拉 一 应力; 表示
压应力 )
一
. 2 8 -
1
6
一
. 8 14
~ 4 . 65/ .
9 5 5
一
一
·
. 3 6
·
2 /
8
6
2
‘ 9 0
“
、
“
”
,
X 本 桥 2( 现正 在安 全运 营
( 2 )
犯
年 5 月开工 建 设
, 2 X (
抖
年 9 月 建成通 车
7
一
,
。
收稿 日期 二2 ( ) X
4 0
一
8 2