金堂湘江大桥总体设计

第３２卷第１期　２００６年３月　湖南交通科技　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．１　Ｍａｒ．２０ｏ６　ＨＵＮＡＮ　Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０Ｎ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＣＹ　文章编号：１００８—８４４Ｘ（２００６）０卜００７７—０４　金堂湘江大桥总体设计　刘榕。杨沪湘　（湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙４１００１　１）　摘要：介绍了金堂湘江大桥的建设条件、桥型构思、结构设计、静力计算等，阐述了对该　桥的设计体会。　关键词：桥梁工程；连续梁；结构设计；顶推施工　中图分类号：Ｕ４４２．５　金堂湘江大桥是衡大高速公路上建设规模最大　的一座特大型桥梁，该桥位于衡阳市北松木乡金兰　村至金甲岭农场附近，大桥总长１　０１０．７８　ｍ，２００３年　５月开工，于２００５年１２月１８　Ｅｔ建成通车，它对打开　衡阳市城市通道，改善投资环境，促进旅游开发，推　动经济发展，加快区域性中心城市的建设都具有重　要的作用。　文献标识码：Ｂ　石，砂卵石层厚度较大，承载力较高，物理力学性质　较好，但该层厚度不大且分布不均，极易冲刷，不宜　作为桥墩台基础持力层。桥位区下伏基岩主要为砂　岩夹钙质泥岩。泥质胶结为主的弱风化砂岩承载力　较低；钙泥质胶结的弱风化砂岩承载力较高，可作为　桥梁基础的持力层。钙质泥岩主要为弱风化岩，承　载力较高，物理力学性质较好，可作为桥梁基础的持　力层，但桩尖须穿过溶洞。　１　建设条件　１）设计荷载：汽车一超２０级，挂一１２０，人群　３．５　ｋＮ／ｍ　。　２　桥型选择　根据桥位处自然条件，以及水文、地质、通航的　２）桥面宽度：主桥总宽２９　ｍ；引桥总宽２６　ｍ两　幅分离式桥组成。　３）通航标准：ＩＩＩ一３级，通航净空：６０　ｍ×１０　ｍ　（宽×高）。　技术要求，选择了经济指标较好、施ＴＴ艺成熟的连　续梁作为主桥主孔的设计桥型方案，主桥副孔则选　择了中等跨径的顶推连续梁；衡阳岸引桥则采用简　支空心板。金堂湘江大桥总长１　０１０．７８　ｎｌ。衡阳岸　引桥为１６×２０　ｍ预应力砼简支空心板。主桥为５４　４）地震参数：地震动峰值加速度小于０．０５ｇ；地　震动反应谱特征周期为０．３５　ｓ。　５）设计流量：Ｑ０瑚　＝２５　２００　ｍ　／ｓ；设计水位：　矾．３３　＝６１．３１　ｍ；通航水位：　＝５８．１３　ｍ；施工水位：　０％＝５１．００　ｍ。　ｍ＋２×９６　ｍ＋６２　ｍ＋４４　ｍ预应力砼变截面悬浇连　续梁＋４４　ｍ＋６×４８　ｍ预应力砼顶推连续粱。　大浦岸侧悬浇梁边跨搭设支架现浇简单可行，　桥位区属丘陵地貌，靠大浦岸较陡，植被发育，　河边陡坎下基岩裸露，水面宽约６００　ｍ，测量时最大　水深达１０　ｍ，河床地面高程在４１～４６　ｍ之间起伏。　主河道偏向东侧岸，水流与桥轴线基本正交，测量时　水流平缓。衡阳岸为冲积堆积区，地势较平坦开阔，　布满农田。桥位区域年平均气温１７．５　ｃ《＝一１８．１　ｃ《＝，最高月平均温度（７—９月）为３０　ｃ《＝，最低月平均　温度（１～２月）为６　ｃ《＝，绝对最高温度为４０．８　ｃ《＝，绝　对最低温度为一７．９　ｃ《＝。　桥位区内覆盖层主要为亚粘土、亚砂土及砂卵　收稿日期：２００５－１２—２１　作者简介：刘榕（１９７３－），男，Ｔ程师，从事桥梁设计。　而另一侧边跨位于主河槽，此处水深，流速大，桥墩　高，搭设支架费用大，工期长，且施工受洪水威胁。　用顶推连续梁的悬臂端与变截面连续梁Ｔ构悬臂　端连接形成边孔则发挥了顶推法施工的优势，有利　于缩短工期，不受洪水威胁，节省投资，效益显著。　桥型布置见罔１。　３　结构设计　３．１上部结构　主桥主孔为悬浇连续梁，采用ｃ　砼；跨径布置　维普资讯 http://www.cqvip.com

７８　湖南交通科技　３２卷　６８４．３２　ｍ（　桥长）　・　．乜五＝＝二　Ｌ　－．＿　！鱼　二＝＝二　！鱼ⅡＩ　二　ｊ面＝　Ｈ　鱼呈　．．　．ｍ＋２×９６　ｎＩ十６２ｍ＋４４１１１　０．３２１１１　．　二二二二二　鱼　墨叵二二二二二］．　．乙　街阳　４４ｍ＋６　：４ｉｌｍ　０．２４１１１　心板　００　００　０　』　０Ｉ１　斗　一位０　ｌ。　ａ）立面　●ｌ　Ｉ　］　ｌ　Ｉ　｛目Ｔ　ｒｄ　｛　ｌ口耵　｛　ｌ，　　ｌｂ）　而　Ｉ　Ｉ　｛ｌ　ｌ　ｌ封７目Ｉ　ｌ　目Ｉ　图ｉ桥型布置　为５４　ＩＴｉ＋２×９６　ＩＴｉ＋６２　ＩＴｉ＋４４　Ｉｎ，单幅桥为单箱单室　箱形截面。箱梁高度、底板厚度均按二次抛物线变　化，箱梁根部梁高５．８０　ｍ，跨中梁高为３．３０　ＩＴｉ，箱梁　顶板全宽为ｌ４．２５　ＩＴｉ，厚度为０．２８　ＩＴｉ，设有２％的单　向横坡。底板宽度为８．０　ＩＴｉ，厚度为０．７０—０．２６　ｍ。　腹板厚度分别为０．７０　ＩＴｉ、０．５５　ＩＴｉ及０．４０　ＩＴｉ，在Ｉ一３　号桥墩墩顶处设１．２　ＩＴｉ厚的横隔板，在０号桥台处　应力束根据张拉的时间与形状不同可分为前期直　束、前期下弯束和后期束，前期直束与前期下弯束在　矸浇筑“Ｔ”时进行张拉，后期束在“１１＇＇浇注完毕以及前　期直束和前期下弯束张拉完成后，主桥合龙时或成　桥后进行张拉。　　副孔纵向预应　Ｉ丁束根据张拉的时间不同可分为　前期通束和后期束，前期通束在顶推过程中进行张　即梁端处设Ｉ．０　ｍ厚的横隔板，在中跨合龙段处设　０．４　ＩＴｉ厚的横隔板。箱梁断面见图２。　拉，并采用连接器连接。后期束在顶推梁全部顶推　就位以及前期通束张拉完成后进行张拉。　纵向预应力束为７　ｌ５．２４　ｍｍ和９　ｌ５．２４　ｍｍ　钢绞线，控制应力为０．７５Ｒ：，张拉控制力为ｌ　３６７　ｋＮ　和１　７５８　ｋＮ，配ＹＭＩ５。７、ＹＭ１５。９锚具，两端张拉。　箱梁腹板内设竖向预应力精轧螺纹钢筋，直径　＋３２　ｍｍ，布置于距腹板外缘９　ｅｍ处，每一个腹板２　根，纵向间距为３５～７０　ｅｍ，箱梁下端为非张拉端，　上端为张拉端。配ＹＧＭ锚具，控制应力０．９Ｒ　，张　ａ）］／２悬浇梁支点断面　１　４２５　拉控制力为５４３　ｋＮ　箱梁顶板横向预应力束为２４，　１５．２４　ｍｍ钢绞　］厂　———————　—一●　线，单端交错张拉，配ＹＢＭ。２扁锚，锚固端采用钢　绞线打花工艺锚同，纵向间距为３５　ｅｍ，控制应力　３１２．５　｛Ｉｏ　７２０　一　ｏ＿　３１２．５　．　Ｌ　０．７５　Ｒ：，张拉控制力为３９０　ｋＮ。　ｔ　８００　引桥跨径布置为１６×２０　ｍ，位于衡阳岸侧，八　跨一联。上部构造空心板预制梁高９０　ｅｍ，组合梁　高１００　ｅｍ，预制梁长１　９９６　ｅｍ，单块空心板预制吊装　重量中板３４８　ｋＮ，边板３９８　ｋＮ。单幅桥每跨由６片　中板和２片边板组成，桥面宽ｌ２．７５　ｎｌ。　３．２下部结构　ｈ）１／２悬挠粱跨中听【且１　１／２．￣推．１桀杯准酐『咖　图２箱粱断面（单位：ｃｍ）　主桥副孔为顶推连续梁，采用Ｃ如砼；跨径布置　为４４　ｎｌ＋６×４８　ｍ，其顶推布置为１４　ｎｌ＋４４　ｎｌ＋４４　ｎｌ　＋６×４８　ｍ。全桥顶推长度３９０　ｎｌ。其中前１４　ｎｌ＋　４４　ｍ为顶推解联，解联以后形成９６　ｍ预应力砼变　截面悬浇连续梁的部分边跨和附孔。单幅桥为单箱　单室箱形等截面。箱梁根部梁高（箱梁中心线）为　３．３０　ｍ，箱梁顶板全宽为ｌ４．２５　ｍ，厚度为０．２８　ｍ，　设有２％的单向横坡。底板宽度为８．０　ｎｌ，厚度为　０．２６　ｎｌ。腹板厚度为０．４０　ｎｌ。　０号桥台设计为柱式桥台，单幅基础为２根　Ｄ２２０　ｅｍ钻孔灌注桩基。２８号桥台设计为肋板式桥　台，单幅基础为４根Ｄ１２０　ｅｍ钻孔灌注桩基。　引桥２０　ｍ预应力砼简支空心板桥墩均设计为　双柱式墩，单幅基础为２根Ｄ１５０　ｅｍ钻孔灌注桩基，　桩基顶设置系梁，墩柱为２Ｄ１４０　ｅｍ圆柱墩。　主桥预应力体系采用　向预应力。主孔纵向预　主桥１—３号桥墩设计为柱式桥墩，墩柱高度分　维普资讯 http://www.cqvip.com

１期　刘榕，等：金堂湘江大桥总体设计　７９　别为：１号墩１８．５７１　ｍ；２号墩１７．８９９　ｍ；３号墩　１７．２２７　ｍ，单幅基础为４根Ｄ２２０　ｅｍ钻孔灌注桩基，　桩基顶设置承台，承台尺寸为ｌ０．８　ｍ×８．８　ｍ×３．０　ｍ，并设８０　ｅｍ厚砼封底。墩柱为六边形柱式墩，墩　顶设置盖梁。　５　施工工序　悬浇箱梁单“Ｔ”共分ｌ４段悬臂浇筑，０号梁段　长５．０　ｍ，其余１～１４号梁段分段长为６×２．５　ｍ＋５　×３．５　ｍ＋３×４．０　ｍ，中跨合龙段为２．０　ｍ，边跨合龙　段为１．０　ｍ，主桥按１号～３号墩３个“Ｔ”对称悬臂　现浇施工，除０号梁段采用搭设托架浇筑完成外，其　４～ｌ２号桥墩设计为柱式桥墩，单幅基础为２　根Ｄ２２０　ｅｍ钻孔灌注桩基，桩基顶设置系梁，墩柱为　２Ｄ２００　ｅｍ圆柱墩。ｌ２号桥墩为过渡墩，墩柱顶设盖　梁，其余墩柱顶设横撑。　余梁段采用挂篮悬浇，悬浇最重梁段为ｌ　１５０　ｋＮ。　大浦岸边跨６　ｍ现浇段采用搭设支架浇筑。衡阳岸　边跨及附孑Ｌ　１４　ｍ＋４４　ｍ采用顶推解联形成，全桥合　４结构计算　计算时严格按实际施工方法和合龙顺序来模拟　结构进行计算。主桥纵向计算采用桥梁博士Ｖ２．９　版计算。悬浇连续梁计算全长３５２　ｍ，共分１４１个　杆件，５６个受力阶段；顶推连续梁计算全长３９０　ｍ，　龙顺序为：第１跨、第４跨合龙一第２跨、第３跨合　龙。全桥单幅共４个合龙段。　合龙段施工按先边跨合龙后中跨合龙的顺序进　行。主梁施工过程设置了预拱度，预拱的理论值南　设计通过计算确定，内容包括：结构重力，预加力，施　共分１９５个杆件，７６个受力阶段。　悬浇连续梁按施工流程逐阶段计算结构各截面　内力、应力和位移，每个悬臂的施工包括挂篮就位、　梁段浇筑、张拉预应力及挂篮前移等４个主要工况。　工荷载，收缩徐变影响及１／２活载挠度，同时，在施　工放样时，对支架及挂兰的弹性、非弹性变形根据计　算和经验进行预估，并予以适当调整。对施工过程　中温度变化对高程控制精度的影响也作了有益的探　索。　成桥运营计算包括恒载、活载、支点沉降、温度等工　况，按规范进行最不利荷载组合。　桥梁博士计算程序没有单独的顶推计算模块，　因此计算顶推连续梁时，需进行人工干预：对每一施　顶推梁分ｌ８个节段预制顶推，第ｌ段梁长１８　ｍ，第２、第６～第ｌ７段梁长均为２４　ｍ，第３～第５段　梁长１６　ｍ，第１８段梁长１２　ｍ。第１～第３号梁段顶　推就位后解联，再前顶３２　ｃｍ（留作伸缩缝）与９６　ｍ　悬浇连续梁边跨连接。箱梁除在支座处设置８０　ｃｍ　工阶段支承处的梁单元节点进行竖向位移修正，使　其绝对竖向位移始终为０，从而符合顶推施工的实　际状态。　厚横隔板外，还在第１段梁与钢导梁连接处设置４０　ｅｍ厚横隔板。顶推钢导梁按３４　ｍ长、９００　ｋＮ重控　计算参数：温度荷载为合龙温度（１５±５）℃，体　系升温２０℃，体系降温２０℃，箱梁顶板升温ｌ０℃；　不均匀沉降按２０　ｍｍ计算。　计算结果：在最不利荷载组合下，箱梁上缘最小　应力为压应力１．６　ＭＰａ，箱梁上缘最大应力为压应　力ｌ２．４　ＭＰａ；箱梁下缘最小应力为压应力１．３　ＭＰａ，　箱梁下缘最大应力为压应力１３．７　ＭＰａ，均满足规范　要求。　制设计。　主桥主孔施工工序见图３。　６　设计体会　用顶推法形成大跨径变截面连续梁边跨的设计　和施工工艺已日趋成熟，具有施工要求场地小，设备　少，施工期不受洪水影响，预制环境好，工艺流程标　—　Ⅱ　⑨　①　⑦　③　④　⑤　——　—一——　一⑨　①　⑦　——　———　＿＿④　④　　⑤　⑨　①　②　④　④　④　塑旦　⑥　①　⑦　一一　③　ｍｌ　④　⑤　图３主桥主孔施工工序　维普资讯 http://www.cqvip.com

湖南交通科技　３２卷　准化，质量易于控制等优越性。　顶推梁合理的截面形式应为单箱单室截面，单　也易于控制砼锚下应力均匀分布；腹板抗剪、抗裂性　能通过构造及其它配束配筋措施予以保证；跨中合　龙段箱梁则通过设置横隔板提高了悬浇梁的整体抗　弯、抗扭刚度。这些都为今后预应力悬浇梁的设计　提供了有益的参考。　金堂湘江大桥利用顶推解联的设计思路解决了　位于主河槽大跨径变截面悬浇连续梁边跨的施工难　题，在缩短工期，节省造价的同时，也反映了设计的　先进性和科学性。该桥的设计构思为同类型桥梁设　计提供了借鉴经验。　参考文献：　［１］范立础．桥梁工程［Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９９６．　箱多室结构会导致上下部结构混凝土数量增加，模　板增多，并造成施工困难，工期加长。顶推梁的经济　合理跨径应在４２～４５　ｍ。若条件允许，顶推梁边跨　的跨径宜适当减小，以使结构更为合理，就本桥而　言，顶推形成的悬浇梁附孑Ｌ和位于主河槽的顶推边　跨均采用４４　ｍ跨径，较中跨标准跨径缩短了４　ｍ，根　据对比计算，箱梁预应力束含量比跨径调整前节省　约２０％，且相应的配束空间较为恰当。　悬浇连续梁的梁段划分要满足预应力管道弯曲　半径及最小直线长度的要求，梁段规格应尽量减少，　以利于挂篮悬浇施工。本桥属常规连续梁结构形　式，在设计过程中，针对梁式结构近年来修建中反映　出的一些问题，采取了相应的对策。在预应力的布　置上，以９　ｌ５．２４　ｍｍ钢绞线为主，不仅方便施工，　［２］徐岳．预应力混凝土连续粱桥设计［Ｍ］．北京：人民交通出版　社．２０００．　爿ｌ　ａ　爿ｌ　（上接第６ｌ页）　的多样性，与附近的植物和风景等堵多条件相适应。　兼顾近期和远期的植物规划，慢生和速生种类相结　４　结论　纤维网植被护坡技术综合了纤维网和植物护坡　的优点，起到了复合护坡的作用。用于编织纤维网　的植物纤维具有一定的柔韧性，能适应不规则的坡　面铺设。在边坡没有植被覆盖时纤维网可抵抗雨水　合，形态美观，花、枝、叶等季相景观丰富。植物种类　选择时，一般考虑以下几个方面：抗逆性强，可抵抗　公害、病虫害，便于管护；不产生环境污染，不影响交　通安全，不成为对附近农作物传播病虫害的中间媒　介；大树宜选择当地浅根性、荫根性强、易成活的树　木；考虑交通条件要求的通视要求；考虑经济效益和　施工条件。　冲刷，纤维网的存在，对减少边坡土壤的水分蒸发，　增加入渗量有显著的作用。同时，具有吸热保温的　作用，可促进种子发芽，有利于植物生长，待植物成　活后，纤维网自然降解为有机土壤。　参考文献：　［１］赵华，黄润秋．岩石边坡生态护坡特点及其关键技术问题探　讨［Ｊ］．水文地质ｌＴ程地质，２００４。（１）．　［２］张俊云，周德培，李绍才．岩石边坡生态种植基试验研究［Ｊ］．岩　石力学与工程学报，２００Ｉ，２０（２）：２３９～２４２．　植物的配置应考虑如下条件：根据季节的变化　要求，使用不同季节相变化的植物，丰富公路景观；　有条件地区植物防护的空间配置在平面和立面的基　础上，可采用自然式和规则式；草地与周围植物应根　据景观、功能要求，利用对比等手法进行配置。　边坡植物防护配比一般应通过种子发芽率　试验和种植试验确定，种植试验一般分路堤边坡　［３］王文野，王德成．城市河道生态护坡技术的探讨［Ｊ］．吉林水利。　２００２。（ＩＩ）：２４—２６．　和路堑边坡，根据试验边坡植物生长情况确定施　工配比　［４］彭泽民，等．公路边坡生物防治技术探讨［Ｊ］．中南公路工程。　２００４，２９（４）：１１８—１２１．