某城市桥下有平行下穿地铁隧道的桥墩设计

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1、2011年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构173某城市桥下有平行下穿地铁隧道的桥墩设计马晓刚(上海浦东建筑设计研究院有限公司，上海市201204)摘要：以城市某桥梁工程中大跨径盖梁设计为例，分析了盖梁与立柱线刚度比值对结构内力分配的影响，采用两种不同的有限元计算软件对该大跨径盖梁进行计算比较，结构建模时考虑了桩基刚度的影响，有关内容可供类似桥梁设计时参考。关键词：大跨径盖梁；盖梁与立柱线刚度比；设计中图分类号：U443．22文献标识码：B文章编号：1009—7716(2011)08—0173—0

2、4避让地铁盾构，横桥向仅能设置两根立柱支撑盖1工程概况梁，盖梁计算跨径达22．2m(见图2、图3)，下部城市桥梁设计需要经常处理与各种各样边界结构设计成为本桥设计的重点。条件的关系，如既有道路、河道规划、地上地下构2技术标准筑物等。当周围环境相对复杂、边界条件较为苛刻时，设计师将不得不突破以往的设计采取非常汽车荷载：公路一I级；规结构尺寸，以保证即实现桥梁的安全使用功能设计车速：50krn／h；又能满足各方面的外部要求。本文介绍的桥梁设车道数：双向8车道；计即为此例。该工程横断面上为两侧是人非通

3、道梁底控制标高：不小于+5．5m；桥，中间是车行桥的跨河桥梁，河道距既有道路通航净宽：不小于18m。交叉口很近，使得纵坡标高不能过高，又必须满3设计要点足净宽18In、梁底标高不低于+5．5m的河道规划要求，同时在车行桥桥梁结构中心线下还有沿(1)盖梁与立柱的刚度匹配顺桥向走向的直径l5．3m的地铁盾构，桥位平面由于盖梁跨径达22．2m，而立柱高仅3．8m，见图1。经初步试算两者的线刚度之比不可能大于5，按规范[11规定墩台盖梁与立柱应按刚构计算。因此／7iJl3I口If＼1I地盾构l横梁与立柱

4、合适的线刚度比决定了其内力的分配lll～＼—lI一一一一及截面的合理设计。对于本桥，试算了盖梁与立柱1．．一、＼线刚度比对内力分配的影响，结果汇总于表1。～L痂Jl—，一一』]表1盖粱与立柱线刚度比对其内力分配影响试算表l15车行桥，人谨桥ll人{黼遭桥l1rIh——{～I一一一I一，一@】l图1桥位平面图(单位：m)为满足以上条件的要求，本桥上部结构采用．从表1中可以看出，随着盖梁与立柱的线刚度(13+22+13)m跨径组合的桥面连续的简支空心板比减小，盖梁跨中弯矩将减小，固结点及立柱的弯梁结

5、构；车行桥下部结构采用立柱接倒T型预应矩随之增大，即盖梁越柔，其跨中分配到的弯矩越力盖梁，立柱下设承台与群桩相接。由于车行桥需小，但弯矩增加的幅度不同，相比较而言，线刚度比的变化对立柱及固结点上的弯矩影响更大些。当线收稿日期：2011-05—03刚度比从0．956到0．489变化过程中，盖梁跨中弯作者简介：马晓刚(1977一)，男，山西人，工程师，从事桥梁设计工作。矩减小了5．8％，立柱弯矩却增加了24％，因此当线2011年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构175、、lJ，、，l、，，l1，Il-

6、，^I产、、-h图6Midas计算模型

7、lY『、_r一r、一，、由于Midas中对横向构件的计算分析无法实L11／、J一r、L{、J现活载的自动加载，因此需根据实际的受力状况，，-采取合适的加载方式，具体是根据实际的车道数分别定义八种车辆荷载，车辆荷载均为单位力按葛器8g葛露暑宝器葛蓦器星苫誊曼謦兰曼至照规范l3】中车辆荷载的横向布置方式进行加载，图8短期效应组合截面上下缘正应力(单位：MPa)然后将这八种车辆加载情况分别进行从一车道至，I、_、八车道的编组组合，以包络所有车道数的可能加，rj、

8、、厂＼、，t载工况，最后在汽车荷载工况中应计人根据结构l，IJ1『1，，纵向受力特点计算出的单车道的支点反力作为横●向分布系数，同时还要计入规范I。】规定的车道横向折减系数。结构分析计算时要结合施工过程对结构进行施工阶段分析，由于盖梁跨径较大，预应力钢束配置较多，预应力束张拉位置受到既有结构对张拉空问的影响等因素，设计时考虑采取分批张拉预应力柬分l批架设板梁的施工方案，施工顺序为先张拉靠近盖梁下缘的三种预应力钢束，然后对称架设居中的28片板梁(大、小桩号侧各14片)，再张拉剩余钢柬，最后对称架设

9、剩余两侧的28片板梁。图9短期效应组合截面主拉应力(单位：MPa)持久状况正常使用极限状态及构件的应力计算的Midas计算结果见图7～图10(坐标横轴为盖梁单元号，竖轴为截面应力及内力值)。、J、、’，、_、Jr，、，、，／1一————，一IJ，jIIII^f『一f、I，、／^』～，-一fIIY、，V^『、r一1rIJ—、一，、、s}景嚣8嚣嚣霉拳磊黯矗嚣嚣器拳毒蓦室窒蔓墨墨1J，、一1●’f图1O持久状况截面最大压应力(单位：MPa)'持久状况正常使用极限状态及构件的应力计图7长期效应组合截面