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时间:2018-12-30
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1、丰城剑邑大桥主塔设计和施工陈武军1廖永擘2 刘强1(1、江西省交通设计院江西南昌330002)(2、江西省交通工程咨询监理中心江西南昌330002)摘要:在斜拉桥设计中,主塔的设计最能体现该桥的特点,也通常是设计人员考虑的重点。结合丰城剑邑大桥设计及施工过程,对主塔设计构思过程、结构构造及施工过程做了简单介绍。关键词:桥梁工程;剑邑大桥;斜拉桥;主塔设计;主塔施工0前言丰城剑邑大桥是丰城市规划跨越赣江的一座特大型桥梁,是丰城构筑“一江两岸”城市规划的连接通道。全桥长2367m,桥面有效宽度23m
2、,主桥部分桥面加宽,双向4车道,两边还各设有非机动车道和人行道。设计行车速度为80Km/h,设计荷载为公路I级、人群3.5KN/m2,通航等级为III-(3)级航道,通航孔≮4个。大桥主桥采用独塔双索面斜拉—悬臂组合结构体系,跨径布置为55m+2×165m+55m。该桥主塔采用大直径群桩基础,主塔为钢筋混凝土结构,其型式在横桥向为H形塔,顺桥向为一字型,整个桥塔由基础、塔柱和上下横梁组成。主梁为π形与箱形组合型式梁。斜拉桥梁、塔、墩固接。主桥结构效果图如图1所示。图1主桥结构效果图桥址处赣江东西
3、两堤之间距1300m,河道基本顺直,常水位时河宽约700m,河床横断面呈复式断面。桥址处水文要素:设计流量Q0.33%=27234m3/s,相应水位:H0.33%=31.10m(黄海),平均流速:V=2.4m/s,最高通航水位:H5%=28.85m(黄海),桥前最大壅水高不超过5cm,最大壅水长约1000m。桥址处于中亚热带季风气候区,降水充沛,日照充足,无霜期长。多年平均气温16.4℃,最低月平均气温4.2℃,极端最低气温-10.5℃。最高月平均气温28.9℃,极端最高气温39.7℃。多年平均
4、降雨量为1552.3mm,降雨多集中在4-6月,其降雨量占总数的50%左右。多年平均风速2.7m/s,最大风速26m/s。地震动峰加速度0.05g。桥位地层主要为亚粘土、细砂、中砂、圆砾土等,基岩风化层较厚,因此大桥墩台基础主要的持力层为弱风化岩,岩石允许承载力为4MPa-5Mpa。1结构设计1.1方案构思丰城古称“剑邑”,相传西晋年间在丰城发现一石匣,内盛“龙泉、太阿”雌雄宝剑,从此丰城别称“剑邑”,城有剑邑大道、剑邑广场、剑匣湖、剑湖公园、剑匣亭等等,剑文化占据着丰城整个历史和社会生活。如何
5、将此人文特点融入大桥的桥型设计,是该桥主塔方案设计的构思重点。在设计中对主塔的造型进行了多方案的比选,最终采用门字形直立塔,两塔柱赋予宝剑内涵,象征着丰城历史传说中的龙泉、太阿双剑,“剑身”为桥面以上塔柱,“剑柄”为桥面以下塔柱,“前剑镡”为主梁,“后剑镡”为基础承台。该主塔气势恢弘、雄伟挺拔,非常具有现代气息,体现了大桥的大气和宏伟,同时该造型较为形象地结合了剑文化特点,与桥名相适应,其造型很好地处理了工学与美学的关系,且结构各部位尺寸均为满足受力需要为前提,使工程技术与文化需求有机地融合在一
6、起。1.2结构设计主塔的造型确定之后,就是对主塔各细部构造进行优化,除了从施工阶段到运营阶段对主塔结构的刚度、强度、稳定性进行计算外,还对主塔施工的可实施性、可操作性做了细致的分析,确保主塔安全顺利地施工。主塔一般构造见图2所示,其结构设计主要包括基础、下塔柱、下横梁、上塔柱和上横梁5部分。图2主塔一般构造(cm)主塔采用桩基础。由于河床有较厚的砂砾覆盖层,下伏砂岩承载力较好,桩基按柱桩设计。基础采用8根大直径钻孔灌注桩,桩径Φ3.0m,桩长37m。每4根大直径钻孔灌注桩顶,设置一承台,承台平面
7、尺寸为11.5m×12.0m,承台厚5m,为减少水阻力及船舶冲撞力,承台四角均以R=2.0m半径倒角。为加强两侧基础的整体刚度,减少基础间的不均匀沉降,增强抗船撞能力,两承台之间设置一道系梁,系梁宽3.0m,与承台同高。主梁底面至承台顶面塔柱为下塔柱,高17.143m。下塔柱与主梁、下横梁固结在一起,这样设计的优点在于提高了整个结构的刚度,同时减少了梁和塔的扰度,不需要任何支座,克服支座困难,减除了支座的费用。为了将塔柱承受的荷载更均匀地传递到基础,相对于上塔柱,下塔柱截面加长加宽,截面为6.2
8、m×4.0m,同时也大大增加结构本身的刚度。上下横梁均为空心预应力混凝土构件。下横梁尺寸为5.5m×4.0m,为了减轻结构自重,下横梁中间部分掏空,中间掏空部分顶、底板厚为0.45m,两边腹板厚为0.50m,形成了面积70多m2,高4m多的空室,设计充分利用这个空间作为成桥后斜拉桥梁、塔、索的位移和应力变化的监控室,并设计好进出监控室的通道及预埋监控、电力、通信等管道。上横梁尺寸为2.5m×4.0m,上横梁中间部分也掏空,中间掏空部分顶板、底板和腹板厚度均为0.60m。桥面以上部分塔柱为上塔柱,
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