兰州市新城黄河大桥设计

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1、兰州市新城黄河大桥设计张雄呈，俞志国(兰州市城市建设设计院，甘肃兰州730030)摘要：本文介绍兰州新城黄河大桥三跨预应力混凝土连续梁的上部变截面箱梁结构设计和预应力钢绞线布置及施工。关键词：预应力混凝土连续梁桥；结构设计；黄河大桥，兰州市中图分类号：U448．215文献标识码：A文章编号：10097716(2004)030041—03l工程概况8度设防兰州市新城黄河大桥位于西新线终点，主要承担着312国道和109国道的车流进出市区跨河交通任务，是兰州市对外交通西干线的重要枢纽。建设前，该桥经多种桥型方案比选和造价估算分析，最终选用了主跨为1lOm的三跨连续梁桥。该桥线形简洁，与当地景观配合

2、较好(图1)。图1兰州市新城黄河大桥桥型布置图2地质情况桥位所在原始地貌为河床、河漫滩、一级阶地。地层结构较为简单，有两个部分：上部是第四纪全新统冲洪积碎屑沉积物，由填土、粉土、细砂和卵石组成，卵石层的最大厚度为3m；下部是白垩系页岩和砂岩组成。岩石表面受水长期侵蚀风化成泥状物。岩层是良好的基础持力层。3主要设计标准3．1设计荷载车道荷载为城一A级人群荷载为3．5kN／m3．2设计横断面2m+15m+2m一19m．其中15m为机动车道，2m为人行道3．3地震烈度4桥梁上部结构设计兰州市新城黄河大桥为三跨预应力连续箱梁。桥跨布置为75m十1lOm十75m=260m，中跨与边跨之比为1：0．68

3、。4．1箱梁截面设计箱梁横断面构造见图2。图2箱梁横断面图主梁横断面设计为单箱单室，箱梁顶板全宽17m，底板宽为9m，翼缘板悬臂长为4m。由于大跨径预应力混凝土梁桥恒载自重所占比例较大。因此，在保证剪应力和主应力满足要求的条件下，应尽量减小截面尺寸，减轻自重，增加箱梁截面有效承载能力。另外，箱梁底部截面尺寸减小后，相应的主墩工程量可以大幅减小，带来的经济效益是可观的。在横断面设计中主要考虑以下几项因素：(1)箱梁顶板在满足纵、横向预应力钢束布束情况下，采用30cm等厚尺寸，底板尺寸采用从根部1．6m变厚度到跨中0．3m，按二次抛物线变化。箱梁腹板尺寸为变值，壁厚分别lm0．7m、0．5m，呈

4、阶梯状变化．以便于施工。(2)由于箱梁抗弯、抗扭性能好，故在设计中，仅在各支点处设置横隔板，不仅可减轻自重，也方便了施工。(3)为减小箱梁截面尺寸，加大翼缘板悬臂长度，设置了竖向和横向预应力钢束。箱梁沿纵桥线主跨部分为变截面，箱梁底面按二次抛物线变化，边跨部分为等截面，按直线变化，箱梁梁高在主跨跨中为2．8m，在支点处为5．81TI，在边跨处部分梁高均为2．8m，其高跨比为1／19、1／4o。4．2预应力钢束布置该桥设计采用三向预应力体系，纵向预应力钢束采用1915．24ram钢绞线；锚具采用0VM15—19型，预应力钢绞线标准强度为1860MPa，锚端张拉控制力为3563kN。纵向预应力顶

5、板束，除配有少量下弯束外，其余均为沿桥梁中心线对称布置的带有平弯的直束，且集中锚固于箱梁腹板与顶板相接的承托处。底板束均为沿桥梁中心线对称布置的直束，锚固点也都尽量设在靠近腹板处，使作用在主梁上的预加力能通过腹板均匀地传递到整个截面上。箱形梁预应力钢绞线布置图见图3。顶板纵向预应力布置半平面图3悬臂箱梁钢束布置图这样布束具有以下特点：(1)顶板束集中锚固在承托中，不需设置复杂的齿板构造。(2)在悬浇施工中，每个现浇段只需锚固4束预应力钢束，从而减少了钢束穿束、张拉和锚固的工作量，方便了施工，加快了施工进度。(3)顶、底板平弯钢束在平面上，均为对称于桥中心线布置，这样可消除由于集中锚固而产生的

6、横向力影响。该桥上缘除直束外，还设有下弯束。即在1～4号梁段中，分别设有4对下弯预应力钢束，其目的是为了提高靠根部主梁的抗剪应力能力。横向预应力钢束采用315．24mm钢绞线。采用BM15—3型扁锚锚具，预应力设计为两端张拉。张拉控制力为19．6t，钢束间距按50cm布置。竖向预应力采用032mm精轧螺纹粗钢筋，屈服强度为750MPa，张拉控制力为540kN。采用YGM锚具，预应力钢筋布置与横向预应力相同，均按50cm等间距布置，靠近边孔支点附近的腹板采用两根，跨中区段采用单根布置。另外，设计中考虑到以往大跨连梁0号块存在部分裂缝问题，设计时0号块、1号块掺加了钢纤维，钢纤维含量为60kg／

7、m。，实践证明，0号块、1号块的设计是成功的。同时，为改善大断面箱梁在浇注时的收缩裂缝，在易产生裂缝的箱梁表面加入6钢筋网，也取得了良好的效果。5桥梁上部箱梁施工5．1变截面部分采用悬臂浇注法施工，各悬浇梁段划分见图4。图4箱梁梁段划分图悬臂浇注施工共分为13个梁段，梁段划分为2m+4×3．5m+5×4m+4×4．5m，最重梁段为1100kN，边孔合拢段长3m，中孔合拢段长2m。梁段的划分主要考虑以下几个因素