大跨徑波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)

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1、12世界橋梁2014，42(5)大跨徑波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)姬同庚。(1．河南省交通投資集團(tuán)有限公司，河南鄭州450016；2．清華大學(xué)，北京100084)摘要：桃花峪黃河大橋跨北大堤橋?yàn)?75+135+75)m波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋，對該橋設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)階段研究得出：與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋相比，波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋具有景觀效果好、抗震性能好、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，確定該橋采用波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋；對比工程造價(jià)，確定高跨比取1／18；采用有限元法分析橫隔板數(shù)量對箱梁抗扭剛度和畸變的影響，確定中、邊跨分別設(shè)置8道、4道橫隔板；對3種型

2、式連接件進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定波形鋼腹板與頂、底板分別采用Twin-PBL和角鋼連接；預(yù)應(yīng)力采用體內(nèi)和體外混合配束方案，確保維護(hù)方便。施工階段研究得出：隨跨徑增大，施工位移增量對波形鋼腹板加工尺寸影響顯著，加工時必須考慮其影響；采用“懸臂桁車技術(shù)”保證了鋼腹板起吊和安裝定位；采用先邊跨后中跨合龍方案，確保了大橋順利合龍。關(guān)鍵詞：連續(xù)梁橋；箱形梁；波形鋼腹板；高跨比；橫隔板；抗剪連接件；抗扭剛度；畸變；懸臂施工中圖分類號：U448．215；U442．5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—7767(2014)05—0012—061工程概況桃花峪黃河大橋全長7703m，其中

3、跨黃河北大堤橋跨徑布置為(75+135+75)m。大橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向6車道高速公路，設(shè)計(jì)速度100km／h，車輛荷載等級為公路一I級×1．3，橋梁寬度33m，設(shè)60計(jì)基準(zhǔn)期100年，橋梁抗震設(shè)防烈度Ⅶ度。352．5該橋上部結(jié)構(gòu)為單箱單室變截面波形鋼腹板組單位：CIll合箱梁，頂板寬16．05m，兩側(cè)懸臂長3．525m，箱圖2組合箱梁典型橫截面內(nèi)頂板厚28～80cm，懸臂板端厚20cm；底板寬9m，厚28~80cm，墩頂處局部加厚到150cm。橋面2橋型優(yōu)化設(shè)計(jì)研究設(shè)2的橫坡，由鋼腹板高差形成，箱梁底板保持水2．1結(jié)構(gòu)形式平。橋中心線位于半徑R一4500m的平面圓

4、曲線黃河北大堤堤防標(biāo)準(zhǔn)為I級，頂寬設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為和半徑R一20000m的豎曲線上，支點(diǎn)處梁高7．512m，臨、背河邊坡均為1：3，淤背區(qū)設(shè)計(jì)寬度100m，高跨比為1／18，邊跨端支點(diǎn)處和跨中梁高3．5m，邊坡1：3。按照黃河河務(wù)部門要求，跨大堤橋與m，高跨比為1／38．6，從支點(diǎn)到跨中箱梁下緣按照黃河大堤的交叉部分不能影響防洪及交通，橋梁跨1．8次拋物線變化；邊、中跨分別設(shè)置30mm、90越北大堤時，主堤及大堤坡腳范圍5m內(nèi)不得打mm預(yù)拱度，線形呈二次拋物線分布?？绱蟮虡蛄?。依據(jù)上述要求，跨大堤橋主跨跨徑確定為135面布置如圖1所示，組合箱梁典型橫截面如圖2所示。

5、m，由于墩高分別為9．3m及15．4m，優(yōu)先選用連北南‘-一--一續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系。7513575初步設(shè)計(jì)階段，對相同跨徑布置的波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋方案進(jìn)行了同深度的分析。通過綜合比較相關(guān)結(jié)果得到，相比預(yù)應(yīng)力混凝圖1跨北大堤橋立面布置土連續(xù)箱梁橋，波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋不僅景觀協(xié)收稿日期：2013～10—14作者簡介：姬同庚(1966一)，男，教授級高工，清華大學(xué)博士后，1987年畢業(yè)于鄭州工學(xué)院工業(yè)與民用建筑專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，1990年畢業(yè)于鄭州工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，工學(xué)碩士，2006年畢業(yè)于北京科技大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)，工學(xué)博士(E—mail：ji

6、tg@vlp．sina．corn)。14世界橋梁2014，42(5)通過有限元計(jì)算分析，橫隔板數(shù)量為0～6時，跨設(shè)置8道橫隔板，邊跨設(shè)置4道橫隔板，跨間部分組合箱梁的有效抗扭剛度K分別為：2．558×10。，橫隔板兼做轉(zhuǎn)向塊使用，來承受體外預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生2．564×10。，2．593×10。，2．804×10。，3．198×1O。，的豎向分力。3．499×10。，3．676×10。kN·m；增大系數(shù)a分別為1、1．002、1．014、1．096、1．251、1．368、1．437。分4頂、底板連接件設(shè)計(jì)研究析以上數(shù)據(jù)可知，有效抗扭剛度隨著橫隔板數(shù)量的波形鋼腹板與混

7、凝土頂、底板的連接是保證箱增加而增大，且橫隔板數(shù)量越多時，有效抗扭剛度增梁整體性的關(guān)鍵構(gòu)造，其設(shè)計(jì)必須考慮波形鋼腹板大越明顯；當(dāng)設(shè)置4道橫隔板時，橫隔板間距為12和混凝土材料兩者之間發(fā)生的縱向水平剪力能否得m，抗扭剛度相對增幅為15．5，達(dá)到最大值。到有效控制，以確保橋梁運(yùn)營時2種材料之間不會3．2橫隔板數(shù)量對組合箱梁畸變的影響分析發(fā)生相對位移。目前常用的連接件型式有Twin一橫隔板數(shù)量對箱梁畸變的影響主要表現(xiàn)在橫隔PBL連接件、角鋼連接件和埋人式連接件。板數(shù)量變化時對箱梁畸變變形及畸變應(yīng)力的影由于國內(nèi)波形鋼腹板橋梁應(yīng)用起步較晚，且大響[7]。在分析橫隔板數(shù)量對

8、箱梁畸變的影響時，荷跨徑