天興洲大橋北汊航道橋結(jié)構(gòu)型式的綜合比選

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1、http://www.paper.edu.cn1天興洲大橋北汊航道橋結(jié)構(gòu)型式的綜合比選1，21，2姜天華，孫杰1武漢科技大學(xué)4300702武漢理工大學(xué)430070E-mail：wustjth@sohu.com摘要：通過對天興洲大橋北汊航道橋公路橋和鐵路橋上、下部結(jié)構(gòu)型式的綜合比選，最后確定上部結(jié)構(gòu)采用四跨一聯(lián)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)型式，下部結(jié)構(gòu)采用左右兩幅分離式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。這樣既滿足了特殊荷載作用下上下部結(jié)構(gòu)受力的要求，又保證了下部結(jié)構(gòu)抗推剛度的要求，使得上下部結(jié)構(gòu)得到了最大程度的優(yōu)化，這也充分說明了大跨度橋梁結(jié)構(gòu)型式綜合比

2、選的必要性。關(guān)鍵詞：公鐵兩用大橋；斜拉橋；航道橋；比選1.工程概況天興洲長江大橋位于武漢長江二橋下游9.5km處的天興洲分汊河河段上。橋位區(qū)域兩岸地形平坦，湖塘星羅棋布，屬長江沖積平原地貌。橋址覆蓋層為第四系全新統(tǒng)中、下更新統(tǒng)沖積相地層。天興洲長江大橋正橋全長4657.1米，為公路、鐵路兩用大橋，北岸公路橋、鐵路橋分建，至天興洲上025號墩合并。上部結(jié)構(gòu)分三種結(jié)構(gòu)形式：南汊主橋?yàn)?8+196+504+196+98米雙塔三索面公鐵兩用斜拉橋；北汊河道為54.2+2×80+54.2米四跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，公路、鐵路橋分

3、建；其余橋跨均為40.7米跨混凝土箱梁。南汊主橋上部結(jié)構(gòu)中，上層為6車道公路，不同區(qū)段分別采用砼結(jié)合板和正交異性板，瀝青橋面；下層為4線鐵路，道碴橋面。主塔為鉆石型，塔墩基礎(chǔ)采用直徑3.4米鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；主桁為鋼桁梁，桁高14.5米，節(jié)間長度14米。斜拉索采用Φ7mm平行鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，雙層PE，表面PE設(shè)有螺旋線或壓花。2.上部結(jié)構(gòu)綜合比選2.1鐵路橋上部結(jié)構(gòu)比選為滿足航道要求，通航孔布置2孔80m跨度，考慮跨越大堤墩位需要及結(jié)構(gòu)合理，邊孔跨度確定為54.2m。因此，北汊通航孔孔跨布置為54.2+2×80+54.2m

4、。為了滿足鐵路特別是客運(yùn)專線的要求，通過比較上部結(jié)構(gòu)型式以連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)最為[1]合理。因此，有必要對這兩種橋型進(jìn)行比選。首先按54.2+2×80+54.2m四跨一聯(lián)的連續(xù)剛構(gòu)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。因該區(qū)段墩身較低，加之對鐵路橋固定墩縱向水平抗推剛度要求較高，橋墩厚度分別采用2.5m與4m尺寸進(jìn)行計(jì)算比較。若采用厚度2.5m的板式墩身，主梁及墩身雖能滿足強(qiáng)度要求，但墩身無法滿足縱向水平抗推剛度的要求。按4m厚度的板式墩身進(jìn)行設(shè)計(jì)，若墩身不剖縫，結(jié)構(gòu)不能成立，若兩邊固定墩采用剖縫處理，方案雖能成立，但邊固定墩無法滿足縱向

5、水平抗推剛度的要求。因此綜合考慮鐵路橋連續(xù)剛構(gòu)方案在本橋特定的條件下難以滿足設(shè)計(jì)要求，連續(xù)剛構(gòu)方案不能成立，而采用54.2+2×80+54.2m四跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。1本課題得到湖北省教育廳科學(xué)研究基金(B200511009)資助。-1-http://www.paper.edu.cn[2]鐵路橋橋面寬度按正線雙線設(shè)置，客運(yùn)專線與Ⅰ級鐵路線分別獨(dú)立成橋。其中客運(yùn)專線橋橋面總寬為12.8m，Ⅰ級鐵路線橋面寬度11.5m，梁的全斷面型式為直腹板式單箱單室截面，箱寬底部為6.0m，在梁端部加寬至8.0m，梁高由跨中3.

6、5m到根部6m?？缰蟹秶?0m直線段，曲線段梁下弦按圓曲線設(shè)置。梁體采用C50號混凝土，三向預(yù)應(yīng)力，縱向采用19Фj15.24高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，橫b向采用3Фj15.24扁形錨具。鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度R=1860Mpa。豎向采用直徑32mm精軋螺紋Y粗鋼筋。[3]梁體采用掛籃對稱懸臂現(xiàn)澆，兩箱單獨(dú)施工。掛籃澆注最長節(jié)段為4m。兩邊跨各13.15m直線段采用墩旁施工膺架上現(xiàn)澆，與懸臂施工梁端之間設(shè)2m合攏段，合攏順序按先邊跨、后中跨合攏施工。梁部施工過程中需采用臨時支座，合攏后需進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。2.2公路橋上部結(jié)構(gòu)比選公路橋

7、布置保持與鐵路橋一致，采用相同的結(jié)構(gòu)體系，以便全橋協(xié)調(diào)，因此亦采用同等布置的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。公路橋按汽車六車道設(shè)計(jì)，不設(shè)人行道，行車道全寬24.5m，行車道中間設(shè)0.5m寬雙黃線，兩側(cè)各設(shè)0.75m寬檢修道，橋面全寬27.0m。梁的全斷面形式為兩幅分離的直腹式單箱單室箱梁，按橋梁中心線左右對稱布置，兩箱上翼緣間隙為2cm。路面橫坡采用結(jié)構(gòu)找坡形式，即箱梁按2%坡度斜置。各箱頂寬為13.49m，底板寬度為7m，為了與鄰跨40.7m梁高協(xié)調(diào)一致，端部梁高2.4m，根部梁高4.6m，跨中范圍設(shè)10m直線段，曲線段梁下弦按圓曲線設(shè)

8、置。梁體采用C50號砼，三向預(yù)應(yīng)力，縱向采用19-7Ф5OVM錨固體系，橫向采用OVM15B-3扁形錨具，7Ф5鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Ry=1860Mpa，錨下控制應(yīng)力σk=1394Mpa，豎向采用Ⅳ級Ф25軋絲錨體系，采用冷拉Ⅳ級鋼筋（50SizMnV）,鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度為Ry=750Mpa,E=200000Mpa，錨下控制應(yīng)力為σk