沌口长江公路大桥加劲梁选型与设计.pdf

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1、世界桥梁2017年第45卷第1期(总第185期)5沌口长江公路大桥加劲梁选型与设计任蒙，付坤，陈毅明，冯鹏程(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉430056)摘要：沌口长江公路大桥主桥为(100+275+760+275+100)m双塔双索面半飘浮体系斜拉桥。针对该桥车道数较多、通行重载货车比例高的特点，提出整幅式P—K断面钢箱梁、双层钢桁梁以及分幅式钢箱梁3种加劲梁方案，采用有限元软件分析各方案静动力性能，综合考虑各方案静动力性能、景观效果、造价等，确定该桥选用整幅式P—K断面钢箱梁方案。该方案钢箱粱由2个

2、流线型扁平边箱、箱间顶板及横隔板组成，宽46．0m，中心线处梁高4．0m，横隔板采用整体式(标准间距3．0m)；剪力滞和横向偏载效应导致的截面应力不均匀及局部应力增大，通过分段调整钢箱梁板厚以及加强局部构造，使钢箱梁应力在容许范围内；针对大跨重载的特点，采用了疲劳细节等级较高的构造细节，加强了桥面板与加劲肋的焊缝设计，提高了钢箱梁正交异性钢桥面板的疲劳强度。关键词：斜拉桥；宽梁；重载货车；加劲梁方案；整幅式P—K钢箱梁；剪力滞；横向偏栽；正交异性钢桥面板；桥梁设计中图分类号：U448．27；U442．5文献标志码：A

3、文章编号：1671—7767(2017)01—0005—051工程概况沌口长江公路大桥是武汉市四环线跨越长江的关键工程。四环线全线采用设计速度100km／h、双向8车道的高速公路设计标准，标准路基宽41m。大桥主桥为(100+275+760+275+100)m双塔双索面半飘浮体系斜拉桥，全长1510m(见图1)。主通航孔由760m的主跨跨越，副通航孑L由北岸侧275m的边跨跨越。江夏(南)275100图1沌口长江公路大桥桥型布置主桥E1地震动设防水准为l000年一遇，地震动峰值加速度为0．10349，E2地震动设防水

4、准为2500年一遇，地震动峰值加速度为0．14379。主桥采用半飘浮体系：在桥塔和过渡墩处设置竖向和横向约束，辅助墩处仅设置竖向约束，为控制E2地震动作用下加劲梁纵向位移，塔梁交界处推荐采用弹簧阻尼器的复合限位耗能装置。桥址处设计基准风速25．6m／s，桥面高度处的设计基准风速为32．73m／s。江夏侧塔墩设防船撞力为37．0MN，万吨船校检船撞力45．0MN。桥塔采用钻石形，高233．7m，采用32根直径3000mm灌注桩群桩基础，塔身采用高分子复合材料多级消能防撞装置。该桥具有跨度大、车道数多、通行重载货车比例高

5、的特点，与同等跨度斜拉桥相比，在索距相当的情况下，加劲梁梁体承受更大的恒活载；同时大桥承担重载交通，桥面板的疲劳性能对桥梁耐久性有较大影响‘1

6、。2加劲梁梁型设计方案针对该桥行车道数较多的特点，提出整幅式P—K断面钢箱梁方案、竖向分层通行的双层钢桁梁方案、上下行分幅通行的分幅式钢箱梁方案3种梁型方案，并进行加劲梁梁型方案比选研究[2]。2．1梁型方案2．1．1整幅式P—K断面钢箱梁方案整幅式P—K断面钢箱梁方案(见图2)加劲梁梁体总宽度达46．0m，宽跨比为1／16．5，即截面仍保持梁体的特性。由于兼有跨度大、桥面宽

7、及车道数多且通行重载货车比例高等特点，反映在整幅式P—K钢箱梁方案上的技术特点是剪力滞及偏载效应突出[3-4]，同时加劲梁横向跨度较大，横向受力突出[5]。分析表明，加劲梁梁高对全桥纵向受力影响不大，但对加劲梁横向受力影响较大，尤其是对施工阶段主梁节段吊装的影响更为明显，采用较高的梁收稿日期：2016—06—13作者简介：任蒙(1984--)，男，工程师，2006年毕业于同济大学土木工程专业，工学学士，2009年毕业于同济大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士(E—mail：154829714@qq．corn)。6世界桥梁

8、2017，45(1)高，其横向刚度较大，加劲梁吊装时，相连梁段对接端面间的不协调变形量小，对接质量易保证。经比选，梁高采用4．0m。相较于H形塔平行索面方案，钻石形塔空间索面方案整体抗扭刚度较高，颤振l临界风速约为H形塔方案的1．3倍，抗风稳定性好，故该方案采用钻石形桥塔空间索面。斜拉索采用平行钢丝斜拉索，索梁锚固采用钢锚箱，索塔锚固采用钢锚梁。加劲梁采用整体浮运吊装的方式施工，梁段最大吊重369t。4600塑旦L。一——卫兰!O_一一⋯⋯一195；您———!塑：!兰!!!：!翌；。一一。2j：!!：!蚤t31i：!

9、!!一，27．550‘{×50io基213单位：cm图2整幅式P—K断面钢箱梁标准横断面布置2．1．2双层钢桁梁方案双层钢桁梁方案(见图3)上下层均为双向4车道，为减轻桥面系重量，采用板桁组合结构。综合考虑行车净空和钢桁梁受力，钢桁梁梁高取9．0m，桁架弦杆中心距21．04m，标准节段长12．0m。为便于索梁锚固，采用H形桥塔。主桁架节点采用整