增城大橋主橋下部結構設計

1、<p>　　增城大橋主橋下部結構設計</p><p>　　摘要：橋梁下部結構考慮是否得當，對工程造價、質量、工期及使用影響很大。本文介紹增城大橋（30+100+30）m中承式無鉸鋼箱拱橋下部結構設計，以及結構上其他抗水平推力的措施。 </p><p>　　關鍵詞：增城大橋 下部結構 設計 水平推力 </p><p>　　中圖分類號： TU2 文獻標識碼：

2、A </p><p><b>　　1 概述 </b></p><p>　　增城大橋為舊橋改造工程，在舊橋原址處重建。新建增城大橋主橋為中承式拱梁組合結構，橋跨組合為（30+100+30）m。由于橋面較寬，為了保證拱圈的橫向穩(wěn)定性，將傳統(tǒng)拱圈一分為二為豎直拱和斜靠拱，分別置人行道兩側，共四榀拱肋，斜靠拱肋向內傾21°。 </p><p>

3、;　　中跨主拱與斜靠拱拱軸線均采用二次拋物線，主拱平面內矢跨比為1/4，矢高25m；斜靠拱平面內矢跨比為1/4.9。主拱肋中心距27m，拱肋采用1.5m2m矩形鋼箱截面型式；斜靠拱肋截面采用1.2m×2.0m五邊形截面。每組豎直主拱和斜靠拱之間設8道橫撐，間距7.5m。 </p><p>　　主拱肋設置豎直吊桿，吊桿對應橫梁設置，間距5m，全橋共設13對吊桿。 </p><p>

4、<b>　　主橋立面布置 </b></p><p><b>　　氣象及水文 </b></p><p>　　增城地處南亞熱帶，其氣候屬南亞熱帶典型的季風海洋氣候，溫暖、多雨、濕潤，夏長冬短，夏季長達半年之久。增城年平均氣溫21.9℃，歷年極端最高氣溫38.6℃，極端最低氣溫-1.9℃。年平均最高氣溫31.9℃，年平均最低氣溫11.8℃。雨量充沛，分

5、布不均，年平均降雨量2004.6毫米，其中4-9月降雨量1657.6毫米；占全年降雨量的82.6%。年平均相對濕度78.7%，最小相對濕度7%。無霜期長。年平均風速2.2米/秒，年平均雷暴日數(shù)79.5天。 </p><p>　　按百年一遇洪水位作為設計水位，確定本橋設計水位為11.754米。 </p><p><b>　　工程地質 </b></p>&l

6、t;p>　　根據(jù)橋位處鉆探揭露，場地內埋藏地層主要有填筑土層（Qme）①雜填土；第四系沖積層（Qal）②-1粗砂、②-2粉質粘土、②-3淤泥質中砂、②-5礫砂及②-6圓礫；第四系殘積層（Qel）③粉質粘土；下伏基巖為下古生界（Pz1）混合片麻巖④-1全風化混合片麻巖、④-2強風化混合片麻巖巖、④-3中風化混合片麻巖及、④-4微風化混合片麻巖。 </p><p><b>　　通航條件 </b&

7、gt;</p><p>　　本橋橋位處航道技術等級為Ⅵ級。其要求雙向通航孔凈寬不小于40米，凈高不低于6米，最高通航水位為5年一遇洪水位，即為8.074米。 </p><p><b>　　2 結構設計 </b></p><p>　　在綜合考慮氣象、水文、地質、沖刷、船撞、地震、質量、工期、造價等諸多因素的基礎上，增城大橋三拱腳采用固結，即本橋為

8、有推力無鉸拱結構。這就需要主墩與基礎具有較大的抗推剛度，以盡量減少橋墩水平變位在主拱內產生的附加彎矩。 </p><p>　　主墩墩身采用分離式圓端形實體墩，墩身尺寸為13.5m（橫橋向）×5.0m（順橋向）。墩頂與拱腳固接，承臺厚3.0m?；A采用12根直徑2.0m的鉆孔灌注樁，按嵌巖樁設計。過渡墩墩采用三柱式橋墩，橋墩柱徑1.6m，基礎為直徑1.8m的鉆孔灌注樁。 </p><p

9、>　　為了抵抗橋梁的橫向水平力，增加橋墩的整體剛度，主墩兩承臺之間用寬4m的系梁連接，過渡墩除墩頂有系梁連接外，柱頂也增加了一道系梁。 </p><p><b>　　3 計算分析 </b></p><p>　　3.1 荷載及荷載組合 </p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》和《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》，下部結構主要荷載及荷載

10、組合如表1所示。 </p><p>　　基礎計算荷載組合表1 </p><p>　　基本組合 組合Ⅰ 恒載+活載+支座沉降 </p><p>　　組合Ⅱ 恒載+活載+支座沉降+溫度 </p><p>　　組合Ⅲ 恒載+活載+支座沉降+溫度+制動力 </p><p>　　偶然組合 組合Ⅳ 恒載+活載+船撞 </p&

11、gt;<p><b>　　3.2 計算內容 </b></p><p>　　主墩包括墩身、承臺和樁基三部分，設計中也分別對三個部位進行計算。 </p><p>　　由于主墩承受水平推力，因此首先要計算基礎的樁頂反力，確保每根樁基在施工過程的各個階段及使用過程中始終處于受壓狀態(tài)。如果樁頂出現(xiàn)負反力，就需要采取措施減小下部結構水平推力或是加大樁基間距。 <

12、;/p><p>　　墩身計算：首先要根據(jù)最不利受力組合對墩身截面進行配筋設計，然后根據(jù)配筋結果驗算墩身縱橋向及橫橋向的強度及裂縫。 </p><p>　　承臺樁基內力計算：根據(jù)不同的組合類別，分別計算相應的樁頂最大、最小反力以及縱橋向和橫橋向的樁身最大彎矩。 </p><p>　　承臺計算：主要包括撐桿抗壓承載力計算、系桿抗拉承載力計算、斜截面抗剪承載力計算、墩身向下沖

13、切承臺及和角樁和邊樁向上沖切承臺的沖切承載力計算以及樁頂處的局部壓應力計算。 </p><p>　　樁基計算：本工程樁基為嵌巖樁，嵌入微風化混合片麻巖，首先要驗算樁基的單樁軸向抗壓承載力。然后根據(jù)承臺樁基內力計算結果分軸力最大、軸力最小、順橋向（或是橫橋向）彎矩最大等幾種工況來計算樁身強度及裂縫。 </p><p>　　4 主橋其他減小水平力的措施 </p><p>

14、;　　中承式剛架系桿拱橋主邊孔大小跨帶來的不平衡推力的問題。由于本橋為剛性系桿（梁）剛性拱，主梁剛度足夠大，為了不削弱主梁的作用就沒有設置柔性系桿，這樣做產生的后果就是主墩的水平推力過大。雖然主墩與基礎具有較大的抗推剛度，但是還是需要在總體設計中盡可能的減小水平推力，避免它的長期作用引起地基土的變形。本橋主要有以下幾種措施: </p><p>　?。?）邊跨采用比主跨小的矢跨比。增城大橋的拱肋軸線均采用二次拋物線

15、，主拱矢跨比為1/4，邊拱矢跨比為1/7.802。 </p><p>　?。?）邊孔采用比主孔大的恒載集度。中跨主拱肋截面采用矩形鋼箱梁的結構型式，截面尺寸為1.5m2.0m（bh）；邊跨拱肋則采用預應力混凝土結構，尺寸為3m×2.7m（bh）的矩形空心截面。 </p><p>　?。?）增加邊跨端橫梁的壓重也是解決主邊孔大小跨帶來的不平衡推力問題的一種有力手段。本橋在邊跨端部設

16、置強大的端橫梁作為預應力錨固端，同時可以增強橫向的穩(wěn)定性和平衡水平推力；并在端橫梁設置牛腿，將引橋搭在端橫梁上，以增加端橫梁的壓重。 </p><p>　?。?）通過主梁的強制合攏來平衡水平力。本橋主縱梁分別在主跨和兩側邊跨設置合攏段，通過張拉預應力來實現(xiàn)主梁的強制合攏，同時來減小結構的水平推力。通過在不同的施工階段不同位置（主跨或邊跨）張拉不同數(shù)值的預應力，使主墩的水平力在施工過程中及運營階段都處于一個較小的水

17、平上。 </p><p><b>　　5 結語 </b></p><p>　　在非巖石地基上，基礎設計是有推力無鉸拱設計的重要內容，而縱向水平力是控制基礎設計的主要因素。因此在這類拱橋設計中，一方面要使基礎具有較大的抗推剛度，另一方面也要在總體設計中采取措施盡可能的減小水平推力。 </p><p><b>　　參考文獻： </b

18、></p><p>　　[1]中華人民共和國行業(yè)標準.公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）.北京：人民交通出版社，2004 </p><p>　　[2]中華人民共和國行業(yè)標準.公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTG D63-2007）.北京：人民交通出版社，2007 </p><p>　　[3]陳寶春.鋼管混凝土拱橋（第二版）.北京：人民交通出版社，2