佛山同济大桥主桥总体设计.pdf
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1、桥梁建设2023年第53卷第S1期(总第283期)Bridg e Co nst ruc t io n,Vo l.53,No.SI,2023(To t al l y No.283)105文章编号:1003-4722(2023)Sl-0105-06DOI:10.20051/j.issn.1003-4722.2023.SI.015佛山同济大桥主桥总体设计赵鹏磊,师少辉,付小烦(中交第二公胳勘察设计研究院有限公司,湖北武汉430056)摘要:佛山同济大桥主桥采用(200+68+46)m混.合梁斜拉桥,塔梁墩固结体系。桥塔采用 佛手”形状的钻石形钢筋混凝土结构,塔高125 m,塔柱采用空心箱形断面,外侧
2、四角倒椭圆弧,基 础采用整体式承台+竝.5 m钻孔灌注桩基础。主梁采用PK断面混合梁,全宽3&6 m(含风嘴),中心线处梁高3.5 m,中跨为正交异性板钢箱梁,钢箱梁顶板U肋采用双面焊工艺,边跨为混凝土 箱梁。斜拉索采用标准抗拉强度1 860 MPa的高强度低松弛环氧涂层预应力钢绞线。斜拉索塔端 采用整体式钢锚梁和混凝土齿块锚固;钢箱梁端采用锚箱式锚固,混凝土箱梁端采用箱外混凝土凸 块锚固于风嘴处。边跨混凝土箱梁采用支架现浇施工,主跨钢箱梁采用桥面吊机悬臂拼装。经验 算,桥梁结构受力满足规范要求。关键词:斜拉桥;混合梁;钻石形桥塔;塔梁墩固结;整体式钢锚梁;U肋双面焊;桥梁设计中图分类号:U4
3、4&27;U442.5 文献标志码:AOverall Design of Main Bridge of Tongji Bridge in FoshanZHAO Peng-lei,SHI Shao-hui,FU Xiao-fan(CCCC Sec o nd Hig h way Co nsul t ant s Co.,Lt d.,Wuh an 430056,Ch ina)Abstract:Th e main bridg e o f To ng j i Bridg e in Fo sh an is a h y brid g irder c abl e-st ay ed bridg e wit h t
4、 h ree sp ans o f 200,68 and 46 m.Th e p y l o n,rising 125 m and feat uring it s diamo nd-sh ap ed reinfo rc ed c o nc ret e st ruc t ure wit h c o l umns t h at resembl e c l o se-up o f t wo p al ms,is fix ed wit h t h e p ier and t h e dec k.Th e p y l o n c o l umns are o f bo x c ro ss-sec t i
5、o n wit h el l ip t ic al arc-c o rners.Th e p y l o n is mo unt ed o n an int eg ral p il e c ap t h at is sup p o rt ed o n bo red p il es o f 2.5 m in diamet er.Th e sup erst ruc t ure c o nsist s o f o rt h o t ro p ic st eel bo x g irders in t h e main sp an and c o nc ret e bo x g irders in t
6、h e side sp ans,and bo t h t h e st eel and c o nc ret e bo x g irders are o f PK c ro ss-sec t io n and measure 3 5 m deep at t h e c ent erl ine.Th e t o t al dec k widt h is 38 6 m(inc l uding wind fairing s).Th e U ribs are wel ded w让h t h e t o p p l at es o f t h e st eel bo x g irder by do ub
7、l e-sided wel ding.Th e st ay c abl es are c o mp o sed o f h ig h-st reng t h,l o w-rel ax at io n,ep o x y-c o at ed and p rest ressed st eel st rands wit h no minal t ensil e st reng t h o f 1 860 MPa.Th e st ay c abl es are anc h o red t o t h e p y l o n via st eel anc h o r beams and c o nc re
8、t e wedg es,anc h o red t o t h e st eel bo x g irders via st eel anc h o r bo x es,and anc h o red t o t h e c o nc ret e bo x g irders at t h e l o c at io ns o f wind fairing s via c o nc ret e l ump s o ut side t h e c o nc ret e bo x g irders.Th e c o nc ret e bo x g irders in side sp ans were
9、c ast in sit u o n sc affo l ds wh il e t h e st eel bo x g irders in t h e main sp an were assembl ed by derric k c rane Th e l o ad bearing c ap ac it y o f t h e bridg e st ruc t ure is verified meet ing t h e c o de req uirement s.Key words:c abl e-st ay ed bridg e;h y brid g irder;diamo nd-sh a
10、p ed p y l o n;p y l o n-g irder-p ier fix at io n;int eg ral st eel anc h o r beam;do ubl e-sided wel ding o f U rib;bridg e desig n工程概况的标志性工程,位于佛山市禅城区季华大桥上游约同济大桥是佛山同济路西延工程跨越潭州水道 0.85 km处,连接禅港东路和季华北路。桥址左岸收稿日期收稿日期:2022-08-18基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2O15CBO577O1)Pro j ec t o f Nat io nal Key Fundam
11、ent al Researc h Devel o p ment Pro g ram(Pro g ram 973)(2O15CBO577O1)作者简介:赵鹏磊,高级工程师,E-mail:286893875q q.c o m。研究方向:桥梁结构设计。106桥梁建设 Bridg e Co nst ruc t io n2023,53(S1)为佛山大堤,右岸为罗格围,均已按50年一遇防洪 标准加固。桥址地貌属珠江三角洲冲积平原,地面标高 一2.65+7.64 m,地势比较平坦,第四系沉积层 厚21.432.6 m,下伏基岩由古近系泥质砂岩、砂 岩及凝灰岩组成。石碣罗村断层(F5)从工程场地 西侧穿过,由
12、于桥址区覆盖层厚度较小,可忽略该断 层对桥梁的影响。2主要技术标准公路等级:一级公路兼城市道路功能;设计速度:主路60 km/h、辅路40 km/h;桥面宽度:33.5 m;汽车 荷载等级:公路一I级(城一A级验算);地震动峰值加 速度0.l g,反应谱特征周期0.45 s,地震基本烈度为7 度,按8度抗震设防;通航标准级航道,单孔双向通 航净宽150 m,净高10 mo3总体布置根据桥位地形,结合前期通航、防洪专题研究,同 济大桥主桥主跨为200 m。对于此跨径,斜拉桥和自 锚式悬索桥最适宜。由于自锚式悬索桥加劲梁采用 顶推施工,需在主航道设置临时墩E,影响通航,且悬 索桥造价较高,大桥最终
13、采用独塔斜拉桥方案。考虑 斜拉桥的边中跨比、辅助墩设置、景观等因素,确定主 桥孔跨布置为(200+68+46)m,全长314 m,边中跨 比0.57。同济大桥主桥立面布置见图1。图1同济大桥主桥立面布置Fig.1 Elevation View of Main Bridge of Tongji Bridge大桥桥面标高受航道净空高度控制,为了降低接 线纵坡,在满足堤顶道路规划净空要求的前提下,纵断 面设计时尽量压低了主桥桥面标高,主桥纵坡最高点 在主跨跨中,两侧纵坡分别为3.01%和一1.86%,凸曲 线半径3 000 m。桥轴线为宜线,与河道及通航航迹线 均正交。桥面宽36.5 m,半幅桥面布
14、置为:1.5 m(索 区)+0.25 m(人行道栏杆)+3.5 m(人行道)+0.5 m(防撞护栏)+0.5 m(路缘带)+3X3.5 m(行车道)+0.5 m(路缘带)+2.0 m/2(中央分隔带)。4结构设计4.1约束体系大桥采用塔梁墩固结体系,过渡墩、辅助墩各墩 顶竖向均设摩擦摆式减隔震支座,形成一种主梁完 全为弹性支承的连续刚构体系。该体系具有结构刚 度大、主梁和塔柱的位移及变形较小、不需设大吨位 支座、无需临时固结措施的优点,独塔斜拉桥采用该 体系,结构自振周期较短,主梁地震位移及过渡墩、辅助墩承受地震力均较小也,具有良好的抗震性能。4.2桥塔及基础 4.2.1桥塔构造桥塔采用“佛手
15、形状的钻石形结构,寓意佛耀禅 城,彰显了佛山至善的传统文化;桥塔整体纤细柔美、高耸挺拔,体现了佛山发达的现代化水平。桥塔总高 125 m,桥面以上高102 m,塔跨比0.51,塔身由下塔 柱、下横梁、中塔柱、上塔柱组成,采用C50混凝土。塔柱采用空心箱形断面,外侧四角倒椭圆弧,顺桥向 壁厚1.5 m,横桥向壁厚由下至上分别采用1.5,1.0,1.01.5m。横桥向塔肢宽度由底部&0 m向上渐 变,在中、上塔柱交汇处为5.0 m,上塔柱横桥向宽 7.068 m,塔冠处塔柱再次分离,柱宽和柱距均为 1.5m。塔柱顺桥向底宽9.0 m,顶宽7.5 m,以156:1 的坡率渐变。桥塔构造见图2。斜拉索
16、塔端采用整体式钢锚梁锚固,每套钢锚 梁锚固2对斜拉索,由于钢锚梁构造难以适应横向 大偏角斜拉索,因此13号斜拉索采用混凝土齿块 锚固。为防止索塔锚固区混凝土开裂,在上塔柱设 置了横桥向交替开口的U形环向预应力钢绞线。4.2.2塔梁墩固结构造同济大桥采用塔梁墩固结体系,结合桥址地形、结构受力、施工便利性等因素,边跨混凝土梁伸入主 跨一定长度,使得塔梁固结简化为混凝土主梁与桥塔 横梁的结合。塔梁墩固结构造设计需兼顾主梁和桥 塔横梁,既要保证主梁传力的连续性,又要使桥塔横 梁受力满足要求。塔梁固结横梁采用单箱六室截面,箱室采用3X2(横X竖)的组合方式,顶、底板和竖向 隔板厚度均为80 c m,两侧
17、腹板厚100 c m,横向隔板厚 95 c m。桥塔中心线处横梁高7 m,宽7.5叫横向设人 字坡,横梁设置预应力钢束,按全预应力构件设计。佛山同济大桥主桥总体设计 赵鹏磊,师少辉,付小烦107+116.jIBkJ+x7,IH-.顶面设2%的人字形横坡。根据桥梁功能需求,主 梁全宽3&6 m(含风嘴),桥面宽36.5 m,两侧扁平 边箱宽13.45 m,中纵腹板间距11.7 m。主梁共16 个节段,标准节段长12 ni,过渡墩节段长5.4 m,合 龙段长3 m.主梁采用Q345q D钢,最大起吊重量 约233.9 t。1/2钢箱梁横断面见图3。.3 860/2I 1255853501%D/2
18、0CM 丄 桥梁/线图2桥塔构造Fig.2 Pylon Configuration4.2.3桥塔基础桥塔采用整体式承台+大直径群桩基础,承台 厚6.0 m,平面为矩形,长35.4 m,宽21.4 m,四角 倒角尺寸4.0 mX6.5 m.承台下设22根0 2.5m 钻孔灌注桩,桩基按端承桩设计,桩长60 m.4.3主梁主梁形式的选择主要考虑以下因素:主桥边 中跨比0.57,边跨主梁应具有较大刚度,以减小主 跨主梁的内力和变形,且避免过渡墩、辅助墩出现负 反力;主跨完全位于河道的通航水域内,主跨主 梁应选取可大节段吊装、施工速度快的钢梁;桥 位处设计基本风速31.3 m/s,主梁断面应具有良好
19、的气动外形,以减小主梁的颤振效应。综合考虑以 上因素,该桥主梁最终采用分离式双边箱断面(PK 断面)混合梁,钢-混结合面位于主跨距桥塔中心线 9.75 m处,主跨176.4 m采用钢箱梁,边跨采用预 应力混凝土箱梁,钢-混结合段长13.85 mo 4.3.1钢箱梁分离式钢箱梁采用正交异性钢桥面板,双箱双 室结构,中间以钢横梁连接,中心线处梁高3.5 m,单位:cm图3 1/2钢箱梁横断面Fig.3 Cross-Section of Half Steel Box Girder钢箱梁标准节段顶板厚16 mm,斜底板与水 平底板厚14 mm,中纵腹板厚20 mm,边腹板厚 30 mm。顶板、底板采用
20、U肋加劲,顶板U肋厚 8 mm,高 280 mm,上口宽 300 mm,下口宽 170 mm,间距600 mm;斜底板、水平底板U肋厚 6 mm,高 210 mm,上口宽 400 mm,下口宽 180 mm,水平底板U肋间距800 mm,斜底板U肋 间距820 mm。钢箱梁横向设隔板,标准间距 3.0 m,分为普通横隔板、拉索横隔板和支座横隔 板,普通横隔板厚12 mm,拉索横隔板厚16 mm,支座横隔板厚2024 mm。为提高U肋与桥面板连接焊缝疲劳性能,顶板 与U肋连接焊缝采用了双面焊接技术M,将U肋与 钢桥面板之间的连接焊缝由单面角焊缝改为双面角 焊缝,提髙了 U肋与钢桥面间的连接强度,
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