荷麻溪大桥主桥方案设计

・桥　粱・　荷麻溪大桥主桥方案设计　朱孟君，何震　４３００６３）　（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉摘要：荷麻溪大桥是广东省江门至珠海高速公路上的一座特　于１９０．６　ｉｎ，另外，考虑桥墩防撞结构的尺寸和桥墩附　近水流的紊流宽度，桥梁主跨应不小于２２４．６　Ｉｌｌ。　２工程建设条件　大桥梁，主桥为双塔单索面部分斜拉桥，主桥孔跨布置为　（１　２５＋２３０＋１　２５）ｍ　介绍荷麻溪大桥主桥的方案比选及所选　方案的主要结构设计　、　关键词：荷麻溪大桥：部分钭拉桥；方案比选　中图分类号：Ｕ４４８．２７　文献标识码：Ａ　本桥位属河口平原地貌单元，两岸地形平坦开阔，　多为鱼塘和耕地。荷麻溪水道位于珠江三角洲西江水　系南端靠近入海处，河道弯曲系数为１．００，河槽深４．２　～文章编号：１００４—２９５４（２００８）ｌＩ一００４５—０４　６．８　ｍ，河宽２２８～３３５　Ｉｌｌ。　１　概述　桥位区域地层以人工填土、滨海相沉积土、冲积　土、残积土、下伏白垩系上统基岩为主，基底岩性变化　多且复杂，既有软质岩石又有硬质岩石，基岩埋深变化　较大，构成桥位工程地质条件复杂。基础持力层为中　风化的泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、中风化变质砂岩　和微风化泥岩，埋深４０～７０　１ｉ／。　江门至珠海高速公路跨越网家Ｉ级航道——荷麻　溪水道，其通航净宽要求不小于ｌ　８０　ｎｌ，净高要求不小　于２２　ｍ，几．要求桥梁…跨跨越水道，河流与桥轴线的　法线方向斜交角约为６。。根据计算，桥梁主跨应不小　作者简介旦　：２　０．０８～－…０７…－１　５…．　…　…，　．一　．、　：朱盂君（１９７２一）．男．高级ｌ　程师，１９９４年毕业于西南交通　大学桥梁与地Ｆ　Ｉ：稃系，ｌ　学学　３　主要技术标准　…一。。　（１）公路等级：双向４车道高速公路；　宽ｌ７．８　ＣＩＩＩ），将３根　＃钢联结后一并横移，３根丁字　钢的起动摩擦力为９．３７５　ｋＮ。为防止工字钢表面小　离梁底仅有１．０　Ｉｎ的距离，拆除时吊车操作空间有限，　在工字钢分段切割时，将该处丁字钢两端各延长０．５　平，减少摩擦力，横移前需将一　字钢表面的焊瘤及不平　滑处用砂轮打磨清除ｌ卜净，同时涂抹黄油　具体措施　如下。　ｍ，两端各用ｌ台吊车共同抬吊将工字钢拆除。　（４）钢管柱的拆除　纵向１５６ａ型钢全部拆除后就呵拆除钢管柱。　工字钢安装时ｌ４．４，ｎ跨度范围内已经在１／２、１／４　截面顶Ｉ　用［２０槽钢作３道横向联结，横移前，需将该　槽钢每３根１组使用于持砂轮机切割解除横向联结，　钢管柱的拆除：先解除钢管柱之问的联接，顶部下　２　ｍ处用１６　ｔ吊车吊住，底部用绳子拴住，以防止吊起　时摆动太大，底部用氧焊切割吊离即可。　另需在内侧纵向　钢处　下将３根工字钢横向焊　接，顶部用Ｌ　ｓｏ　ＩｌｌＩｌｌ×５０　ＩｌｌＩｌｌ角钢，底部用Ｌ７５　ｎｌｌＴｌ×７５　ｌＩｌｍ角钢，底部角钢靠近内侧纵向１二字钢纵梁的５　ＣＨＩ　．　…一　。　群力特大桥支架的安装及拆除均比较顺利，现浇　叮兼作防落　块，以防两端滑移速度不一致导致　字　梁向一侧偏移，使用３ｔ的手拉葫芦配合作起动牵引，　牵引横移时采『｛］ＪＭ５慢速卷扬机，一端挂在纵向工宁　梁的线形也满足规划要求，整个施工期间没出现任何　安全意外事故，得到了武广公司的好评，证明了支架设　计施工是成功的。　钢端部，另一端挂在底部的Ｌ７５　ｍｍ　Ｘ　７５　ｍ　ｒｎ角钢＿ｌ　，　将３根１组的　ｌ　字钢横向移出。牵引绳使用　２１．５　ｍＩｎ钢丝绳。　参考文献：　［１］　交通部第一公路工程总公司．桥涵［Ｍ］北京：人民交通出版　社，　∞　・　㈩　“字钢的拆除　纵向工字钢由于在１，１流线外侧，并且同流线已用　绝缘线代替，不影响吊卸。　由于箱梁底板下二翼缘板间１　１．０　ｎｌ长的工字钢　铁道标准设计　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（Ｊｊ）翼篙　［４］中铁十一局三公司武广客运专线指挥部．，：　．　群力特大桥实施性施工　组织设计［ｚ］．咸宁：２００６．　４５　桥　梁・　・朱孟君，何震一荷麻溪大桥主桥方案设计　基础上追求技术先进，宜采用国内较为成熟的技术　方案。　（２）计算行车速度：１２０　ｋｍ／ｈ；　（３）荷载等级：汽车一超２０级，挂车一１２０；　（４）桥面宽度：２　Ｘ（０．４＋１２．０＋０．４）ｍ＝２×　ｌ２．８　ｍ，中缝０．４～２．７　ｍ，对应桥面全宽２６～２８．３　ｍ；　（５）风荷载：基本风压１　２００　Ｐａ，极大风速６０　ｍ／ｓ；　（３）跨度２３０　ｍ左右的适宜桥型：连续刚构（连续　梁）、斜拉桥、悬索桥、部分斜拉桥、拱式结构等组合　体系。　４．２主桥方案　（６）地震：地震基本烈度Ⅶ度（地震动峰值加速度　值：０．１Ｏｇ）；　如图１所示，荷麻溪大桥起点处下穿横坑大桥，若　（７）最高通航水位：采用２Ｏ年一遇水位，最高通　航水位为３．０９　ｍ；　主桥采用连续刚构桥型，支点梁高约１２　ｍ，跨中约３．５　ｍ，在同时满足下穿横坑大桥处桥面净高和荷麻溪水　道通航净空的条件下，高速公路最大纵坡将超过４％，　不能满足跨线纵断面设计要求。由于桥址处基岩埋深　相对较深，悬索桥锚碇的工程量及施工难度均很大，与　其他桥型相比，悬索桥在工程造价方面不具有竞争优　势。因此，为降低结构建筑物高度，根据本桥的建设条　（８）通航要求：国家Ｉ级航道，主孔通航３　０００　ｔ级　海轮，净宽不小于１８０　ｍ，通航净空不小于２２　ｍ；　（９）桥梁纵坡：≤３．５％；横坡：２％；　（１０）与横坑大桥相交处桥梁净空：大于５．０　ｍ。　４主桥桥型方案比选　４．１　主桥桥型方案的构思原则　件和技术要求，方案设计拟定了预应力混凝土部分斜　拉桥、混凝土边主梁斜拉桥及飞燕式钢管混凝土拱桥　３种桥型方案做比较，以选择荷麻溪大桥主桥的最终　实施方案。引桥上部结构采用３０　ｍ预制Ｔ梁和２０　ｍ　（１）各桥型方案均应满足大桥的使用功能，力求　经济实用、施工方便快捷，并适当考虑桥梁的景观　效果。　空心板梁，桥面连续结构；引桥桥墩结构均为整体三柱　式墩，钻孔灌注桩基础。　（２）主桥跨径较大，结构复杂，设计在稳妥可靠的　Ｋ２５＋７９２　５７４（￣坑大桥）　图１　荷麻溪大桥桥位平面示意　４．２．１　部分斜拉桥方案　主桥选择双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥，　桥跨布置为：（１２０＋２３０＋１２０）ｍ，总长４７０　ｍ。主墩、　梁、塔采用固结形式。其桥式布置见图２。　４５０　６３４　９０１．６　４５０　图３跨中主梁截面（单位：ｅｍ）　主塔布置在中央分隔带上，采用钢筋混凝土结构，　截面为双圆构成的亚铃型截面，塔高３９　ｍ（索以上为　图２部分斜拉桥方粟（单位：ｍ　Ｊ　装饰段），顺桥面宽５．０　ｍ，横桥向宽２．５　ｍ，圆柱直径　为　２．５　ｍ。主塔截面见图４。　主梁为三向预应力混凝土结构，采用变高度单箱　三室截面，边腹板采用斜腹板。顶板宽２８．３　ｍ，顶板　悬臂长度４．５　ｍ，跨中梁高３　ｍ，支点梁高６．５　ｍ，梁高　按二次抛物线变化。在支点和斜拉索锚固处设置横隔　板。梁部０号块长度为１８　ｍ，标准节段长度为４　ｍ，全　桥共设３个合龙段，其长度均为２　ｍ，悬臂施工的节段　最大质量为２９０　ｔ。跨中主梁截面见图３。　４６　图４主塔截面（单位：ｅｍ）　斜拉索在塔顶的锚固采用双钢管鞍座结构。斜拉　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（１１）　朱孟君，何　震一荷麻溪大桥主桥方案设计　索为单索面，布置在中央分隔带上。塔根附近无索区　长度为４４　Ｉｌｌ，粱　索距４　ｍ，塔上索距０．８　ｍ。拉索采　用双排索，单根最大索力控制在５７００　ｋＮ。全桥共６４　对索。斜拉索采用高强度环氧涂层钢绞线索，规格为　４３一西　ｌ５．２４和３１一　’１５．２４两种。其标准强度Ｒ　’＝　１　８６０　ＭＰａ，设计强度取为０．５５Ｒ¨＿１　０２３　ＭＰａ。　主墩采用实体薄壁墩结构形式，宽１５　Ｉｌｌ，壁厚１．２　ｍ，墩商约２０　ｎｌ。为了方便承台施工、降低施工成本及　提高主墩的防撞能力，主墩承台顶面高程采用３．５　ｉｌ，　比最高通航水位（３．０９　Ｉｌ１）略高。采用钻孔灌注桩基　础，每墩设２４根桩，按行列式布置，桩径西１．８　ｍ。按　摩擦桩设计，最大桩长为８８　Ｉｌｌ。　本方案主墩及边墩采用常规方法施工钻孔灌注　桩，主塔塔柱采用常规的爬模现浇法施工。主梁采用　挂篮悬臂浇筑施工。０号块及边跨部分区段采用满布　支架现浇施工。　４．２．２　混凝土边主梁斜拉桥方案　斜拉桥方案使两个主墩基本位于岸上，结合体系　受力的需要，桥跨布置ｌ为：（１０５＋２３０＋１０５）ｎｌ，总长　４４０　Ｉｌｌ。纵向采用半飘浮体系，在主塔下横梁处设竖向　支座支承主梁，横向没横向限位支座。其桥式布置见　图５　图５混凝土边主梁斜拉桥方案（单位：ｍ）　本方案主梁采用双向预应力混凝土边主梁结构，　混凝土强度等级Ｃ５０。侨梁中心处梁高２．５　Ｉｎ，肋宽　２．０　Ｉｌｌ，肋高２．２　Ｉｌｌ，高跨比为ｌ／ｌ０４．５，为与空间索面　相适应，实心主梁采用外倾式，主梁顶面全宽为２８．６　ｍ，主梁底面全宽２９．２　Ｉｌｌ。横梁间距为８．０　ｍ，桥面板　厚度为３２　ＣＩｌｌ。主梁顶向设２％双向横坡。在边墩附　近主梁采用全截面实心压重段以提供压重，平衡主跨　与边跨不平衡恒载及活载在此产生的负反力，以简化　边墩的支腾没计。主梁俄面见图６、　２　８６【ｌ　一　一　Ｊ　２８０　４¨　　Ｉ２ｇＯ　Ｉ　兰　三　三　ｌ　２　０　Ｌ　１　９２【ｌ　—ｊ　图６主梁截面（单位：ｃｍ）　主塔采用景观效果较好的形似花瓶的Ｈ形主塔。　主塔自承台顶至塔顶离８１．０　ｍ，桥面以上塔高约５５　铁道标准没汁　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（ｊ　）　・桥　梁・　ＩＴｌ。上塔柱外侧间距为２５．０　ｍ，塔底处外侧宽度为　２４．７　ｍ，桥面以上设２道横梁，以平衡斜拉索横桥向的　水平分力。塔柱采用钢筋混凝土结构，各部分均为箱　形截面。横梁为预应力混凝土结构。下塔柱的倾斜率　为１：２．６９８；截面的纵向宽度为６．０　ｍ，横向宽度从塔　底４．５　Ｉｌｌ渐变至下横梁处３．５　Ｉｌ，壁厚均为８０　ｃｍ。中　塔柱的倾斜率为ｌ：３．８８４，纵向宽度为６．０　ＩＴＩ，横桥向　宽３．５　Ｉｎ，壁厚均为７０　ｃｍ。上塔柱为斜拉索锚固区　段，顺桥向宽６．０　ｍ，横桥向宽３．５　Ｉｌｌ。主塔立面见　图７　．　１㈠　门　ｌ　兰４７ｌＪ　　一　图７主塔立面（单位：ｏｍ）　斜拉索采用空问扇形索面布氍，索面在主梁处的　横向间距为２７　ｍ。斜拉索在梁　标准索距为８　ｍ、塔　上的索距１．６　Ｉｌ。采用４，７／／ｉａｒ高强镀锌平行钢丝　（Ｒ？＝１　６７０　ＭＰａ），锚具为冷铸锚。斜拉索两端均按张　拉端设计，安装时在塔端张拉。　主塔承台为圆端形截面，基础采用钻孔灌注桩基　础，每个主塔下设１３根桩，桩径西２．５　Ｉｌｌ。　本方案主墩及边墩采用常规方法施工钻孔灌注　桩，主塔塔柱采用常规的爬模现浇法施工，横梁采用支　架现浇法施工。主梁采用牵索挂篮悬臂浇筑施工。０　号块及边跨压重段采用满布支架现浇施工。　４．２．３钢管混凝土拱桥方案　钢管混凝土拱桥方案桥跨布置为：（５０＋２３０＋　５０）ｍ，总长３３０　ｍ。主墩与拱脚阎结，边墩设置竖向支　座。其桥式布置见图８。　图８　钢管混凝土拱桥方案（单位：ｍ）　主跨拱肋采用空间桁架结构，外形尺寸２　３００　ｌＩｌＩｎ×４　３００　ｍｌｎ。由４根４，９００　ｍｍ×１４　ｍｍ的钢管组　４７　・桥　梁・　朱孟君，何震一荷麻溪大桥主桥方案设计　全桥共设置７道风撑，风撑为全焊空间桁架结构，　均由钢管焊接而成。　采用双吊杆结构，纵桥向吊杆间距６　ｍ。采用　成拱肋上、下弦，腹杆分为竖杆和斜杆，均为￣ｂ４５０　ｍｍ×１２　ｍｍ的钢管，平联由￣ｂ４５０　ｍｍ×１０　ｍｍ的钢管　组成，竖杆和平联杆件水平投影问距均为３　０００　ｍｍ。　上、下弦杆内填Ｃ５０微膨胀混凝土，其余杆件均为空　３７￣￣７镀锌半平行钢丝，钢丝的标准强度为Ｒ：＝１　６７０　ＭＰａ，Ｅ＝１．９×１０　ＭＰａ，设计强度为０．３Ｒ：＝５０１　ＭＰａ。　吊杆锚固于拱肋下弦。　钢管。钢材材质Ｑ３４５Ｃ。边跨拱肋为钢筋混凝土构　件，矩形截面，截面外形尺寸为３　２００　ｍｍ×５　２００　ｍｍ。　拱肋截面见图９。　桥面板为预制盯形梁，梁高４０　ｃｍ，顶板厚１２　ｃｍ，　纵桥向长度５７０　ｃｍ，横桥向宽度２００　ｃｍ。预制部分最大　吊重约４９．３　ｋＮ。预制块之间通过湿接缝连成整体。　主墩为钢筋混凝土空心墩结构，外形尺寸：３３．４　ｍ×９．６　ｍ。承台为钢筋混凝土结构，承台厚度为５　ｍ。　｝　｛　每墩设１Ｏ根钻孔灌注桩基础，桩径西２．５　ｍ。　（ａ）中跨　（ａ）边跨　图９　拱肋截面（单位：ｍｍ）　本方案主墩及边墩采用常规方法施工钻孔灌注　桩，拱肋、钢横梁、风撑等钢结构在工厂制造，按运输及　吊装条件分段制造，运至现场后采用缆索吊装法或转　体施工法，使拱肋尽快合龙，然后灌注拱肋混凝土、安　系杆采用３７一（ｂ　１５．２４镀锌钢绞线，钢绞线的标　准强度为Ｒ：＝１　６７０　ＭＰａ，Ｅ＝１．９×１０　ＭＰａ，设计强度　为０．４Ｒ　＝６６８　ＭＰａ。每侧布置ｌ０根系杆，置于横梁　之上的钢箱内。　装预制桥面板，通过湿接缝将预制桥面板与横梁连成　整体。　４．３方案比选　横梁长度为３Ｏ．８　ｍ，计算跨度２９．２　ｍ，间距６　ｍ。　钢横梁采用焊接工字形截面，跨中梁高１．８　ｍ，钢梁顶　以上提出的３个主桥方案，均能满足桥梁功能要　求，其主要区别在于桥梁景观效果、工程造价、施工工　期、后期养护费用、施工难易程度和施工期间对航道影　响等方面。比较见表１。　面设２％的横坡。钢横梁顶面设Ｍ２２剪力钉，以便与　预制桥面板通过湿接缝形成结合梁。钢横梁吊装质量　约１８　ｔ。　表１方案比较　４．４结论　燕式钢管混凝土拱桥方案造价略低，且后期养护费用　较低，部分斜拉桥方案具有较高的性价比，因此，推　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（１１）　综上所述，由方案比较可知，部分斜拉桥方案较飞　・桥　梁・　高速铁路刚构桥施工控制线形敏感度研究　李　松　，王外存　，赵启仁　，肖庆峰　（１．两南交通大学土木学院，成都６１００３１；２．中铁三局集团有限公司，太原０３０００８）　摘　要：以某高速铁路预应力混凝土连续刚构桥为背景，基于　敏感性分析的基本原理，利用数值仿真模型，详细探讨了材料　容重、弹性模量、环境湿度、预应力管道偏差、施工荷载等因素　对这类桥梁戍桥线彤的影响程度　得出了相应的敏感度方程。　对各种误差因素的敏感度，有助于深入了解这类桥梁　在悬臂施工阶段的结构行为特点，为更好地解决这一　复杂问题提供指导和借鉴。　２　工程背景　相关结论可为同类桥梁的设计和施工提供参考。　关键词：刚构桥：施工控制；敏感度　中图分类号：Ｕ４４８．２３：Ｕ４４５．４４６　文献标识码：Ａ　某高速铁路预应力混凝土特大桥，其主桥为如图　１所示的连续刚构。主桥上部采用预应力混凝土变截　面单箱单室连续梁，箱梁根部梁高６．４　ｍ，跨中梁高　３．６　ｍ，其问梁高按二次抛物线变化。箱梁顶宽１３．０　文章编号：１００４—２９５４（２００８）１１—００４９—０３　１　概述　ｍ，底宽６．４　ｍ；顶板厚３５～４５　ＣＩｎ，按折线变化；底板厚　４０～１００　ｃｌｎ，按线性变化；腹板厚４５～８０　ｃｍ，按折线变　预应力混凝土连续刚构桥以其良好的跨越能力、　较好的经济性和整体受力特点，在高等级道路建设中　得到越来越』　泛的应用。悬臂施工法是建造这类桥梁　最常用的施工方法。结构的线形控制问题是这类桥梁　化。桥墩采用变截面矩形薄肇空心墩，刚构两个中墩　墩高分别为５４、５９　ｍ。梁体及高度超过１８　ｍ的墩身采　用Ｃ５０混凝土；桥墩其余部分则采用Ｃ３０混凝土。主　桥上部结构采用悬臂浇筑法施工。　悬臂施　【过程中的关键性问题之一　。受众多误差　因素的综合影响，桥梁结构的实际成桥状态与设计理　想状态之间不可避免的会存在偏差。为方便施工过程　中的偏差调整和参数识别，使桥梁结构的成桥状态能　最大限度地接近设计理想状态，需要预先确定各误差　因素对结构状态的影响程度，尤其是在对行车平顺度　方面要求较高的高速铁路桥梁的施工阶段。然而，由　于问题本身的复杂性，使得这类问题尚未得到较为满　意的解决。　图１　主桥立面（单位：ｃｍ）　探讨大跨度预应力混凝土连续刚构桥的成桥线形　３几个相关问题的处理　收稿日期：２００８　０６—２３　纂粱与燧道ｒ　篡　：　程号业　９６　，男’副教授’博士，毕业于西南交通大学桥　荐具有成功设计和施工经验，结构新颖、景观效果好、　依据敏感性分析丁庙嫩ｊ　ｒ土刀　、１的基本原理，Ｊ垄ｌ／＋＼原　，本文的施工控制线　伞义　月也上　币　线　好评，见图１０。　工程造价较低、施工期问抗风安全性好、施工简便可靠　施工工期有可靠保证的部分斜拉桥方案为主桥实施　方案。　５　结语　方案实施时，将主桥边跨调整为１２５　ｍ，即选用　（１２５＋２３０＋１２５）ｍ双塔单索面预应力混凝土部分斜　拉桥作为荷麻溪大桥主桥实施方案。该桥主桥主跨径　至今为世界预应力混凝土部分斜拉桥之最，该桥于　参考文献：　图１０荷麻溪大桥全景　２００４年８月开工建设，２００６年９月全桥合龙，２００７年　５月通车至今，荷麻溪大桥运营良好，取得了各方面的　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡｌ，ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（ｊ　）　［１］　朱孟君，彭卫国，崔铁万，等．江珠高速公路荷麻溪大桥设计［Ｊ］　桥梁建设，２００７（４）：３８　４１．　４９