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摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁是城市景觀橋梁建設(shè)中較多采用的結(jié)構(gòu)形式。某跨徑布置為19m＋30m＋19m的變截面連續(xù)箱梁，兩幅布置，中間鏤空。上部采用無懸臂單箱七室箱梁，下部采用薄壁式橋臺、花瓶墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋墩和箱梁外立面施作清水混凝土澆筑的裝飾板。裝飾板內(nèi)布置鋼筋網(wǎng)，和主梁結(jié)構(gòu)伸出的預(yù)埋鋼筋相連接。結(jié)構(gòu)驗算表明，主梁結(jié)構(gòu)的正截面抗彎承載力、斜截面抗剪承載力、抗裂驗算和撓度驗算均滿足規(guī)范要求。變截面連續(xù)箱梁景觀橋設(shè)計時，主體結(jié)構(gòu)按照常規(guī)變截面連續(xù)梁設(shè)計，外立面施工裝飾板，既能簡化設(shè)計過程，又能達(dá)到良好的景觀效果。

關(guān)鍵詞：變截面連續(xù)箱梁；景觀橋梁；裝飾板；結(jié)構(gòu)驗算

1引言

目前市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計，往往注重景觀效果。城市橋梁設(shè)計需做到結(jié)構(gòu)與景觀設(shè)計相結(jié)合，景觀效果與城市規(guī)劃相協(xié)調(diào)。預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，因其具有結(jié)構(gòu)受力合理、施工方便、行車平順性好等優(yōu)點，在城市橋梁建設(shè)中廣泛采用。學(xué)者對預(yù)應(yīng)力變截面連續(xù)箱梁的受力特征［1］和施工控制［2］進(jìn)行了較多的研究，對拱橋［3］、斜拉橋［4］和懸索橋［5］的景觀設(shè)計也有所研究，而對跨徑較小的變截面連續(xù)梁的景觀設(shè)計研究較少。某跨徑布置為19m＋30m＋19m的變截面連續(xù)箱梁景觀橋，主體結(jié)構(gòu)按照常規(guī)變截面連續(xù)梁設(shè)計，外立面施作裝飾板，采用有限元分析軟件midas，對箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析，對景觀設(shè)計進(jìn)行探討。

2橋梁總體設(shè)

鄭州航空港經(jīng)濟綜合實驗區(qū)南部片區(qū)河流眾多，橋梁密集。該區(qū)橋梁注重景觀設(shè)計，與城市設(shè)計相融合，提升城市魅力。該片區(qū)某變截面連續(xù)梁橋在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，考慮景觀因素，做到結(jié)構(gòu)設(shè)計與景觀造型相融合，與片區(qū)規(guī)劃相協(xié)調(diào)。該橋梁所在道路為城市主干道，道路中心線與規(guī)劃河道中心線呈82°斜交，道路規(guī)劃紅線60m，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置型式為：60m（紅線）－11．5m（綠化帶）－15m（車行道）－7m（綠化帶）－15m（車行道）－11．5m（綠化帶）。規(guī)劃河道底寬20m，百年一遇水位103．224m，坡比為1∶5，坡頂設(shè)計4m寬馬道。場地地貌單元為山前沖洪積平原，場地最上層為素填土，往下為粉土、粉土夾粉砂、粉質(zhì)黏土。橋梁總長68m，橋跨布置為19m＋30m＋19m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁。橋梁總寬度設(shè)計為60．6m，兩幅布置，斷面布置為：0．3m（欄桿）＋3m（人行道）＋23．5m（車行道）＋0．5m（防撞墻）＋6m（鏤空）＋0．5m（防撞墻）＋23．5m（車行道）＋3m（人行道）＋0．3m（欄桿）。橋臺采用薄壁式橋臺，橋墩采用花瓶墩，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。全橋一聯(lián)，橋臺處設(shè)置D－80型伸縮縫。采用滿堂支架現(xiàn)澆施工。橋梁總體布置見圖1。橋梁景觀設(shè)計主題是“繁榮、富貴”，在變截面連續(xù)梁外立面和花瓶墩外側(cè)做以裝飾，形成流線式的弧線造型，主色調(diào)為白色，與片區(qū)規(guī)劃和其他橋梁設(shè)計相協(xié)調(diào)。橋梁景觀效果見圖2［6］。

3主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

3．1結(jié)構(gòu)設(shè)計及配筋

上部結(jié)構(gòu)采用變高度A類預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，C50清水混凝土現(xiàn)澆。主梁采用單箱七室斷面，中支點處梁高為2．2m，端支點處梁高為1．2m。中間呈拋物線變化。箱梁頂板厚0．25m，底板厚0．25m，腹板厚0．45m，箱梁支點處腹板加厚至1m（考慮梁端預(yù)應(yīng)力鋼束布置），頂板加厚至0．4m，底板加厚至0．85m。中橫梁寬度2．0m，端橫梁寬度1．2m。主梁跨中橫斷面見圖3［7］。現(xiàn)澆主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束均布置在腹板內(nèi)，采用12ΦS15．2鋼絞線，分上下兩排配置，全橋共配置32束。兩端張拉。預(yù)應(yīng)力鋼束立面布置見圖4。預(yù)應(yīng)力管道采用符合真空壓漿工藝的塑料波紋管成孔。普通鋼筋采用HPB300、HRB400鋼筋。

3．2主梁結(jié)構(gòu)驗算

3．2．1主梁計算模型主梁計算采用空間分析程序Midas，全橋共劃分46個計算單元。橋梁計算模型見圖5。考慮主梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的一期恒載和橋面鋪裝、人行道和欄桿等產(chǎn)生的二期恒載。汽車荷載采用城市－A級，人群荷載取為3．6kPa［8］。橋臺沉降量按5mm考慮，中墩沉降量按10mm考慮。考慮整體升降溫和溫度梯度的作用以及10年的混凝土收縮徐變。

3．2．2持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算（1）正截面抗彎承載力驗算主梁的正截面抗彎承載力驗算結(jié)果見圖6。圖中上方曲線為主梁能承受的最大彎矩，下方曲線為結(jié)構(gòu)實際承受的彎矩。主梁跨中正彎矩最大，為4976kN•m。橋墩支座處負(fù)彎矩最大，為－7346kN•m。各截面處彎矩均小于該處能承受的最大彎矩，主梁正截面抗彎承載力滿足規(guī)范要求［9］。圖6正截面抗彎承載力驗算結(jié)果（單位：kN•m）（2）斜截面抗剪承載力驗算圖中上方曲線為主梁能承受的最大彎矩，下方曲線為結(jié)構(gòu)實際承受的彎矩。主梁跨中正彎矩最大，為4976kN•m。橋墩支座處負(fù)彎矩最大，為－7346kN•m。各截面處彎矩均小于該處能承受的最大彎矩，主梁正截面抗彎承載力滿足規(guī)范要求［9］。（2）斜截面抗剪承載力驗算主梁的斜截面抗剪承載力驗算結(jié)果見圖7。圖中上方曲線為主梁各截面能承受的最大剪力，下方曲線為結(jié)構(gòu)實際承受的剪力。橋墩支座處剪力最大，為2406kN。各截面處剪力均小于該處能承受的最大剪力，主梁斜截面抗剪承載力滿足規(guī)范要求［9］。

3．2．3持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算（1）正截面抗裂驗算正截面抗裂驗算結(jié)果見圖8。圖中曲線為扣除預(yù)加力后主梁抗裂驗算邊緣混凝土法向拉應(yīng)力，直線為該拉應(yīng)力限值。在作用短期效應(yīng)組合下，混凝土法向拉應(yīng)力未超過限值0．855MPa。在作用長期效應(yīng)組合下，混凝土法向拉應(yīng)力未超過限值0，即不產(chǎn)生拉應(yīng)力［9］。（2）斜截面抗裂驗算正截面抗裂驗算結(jié)果見圖9。圖中曲線為作用短期效應(yīng)組合和預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土主拉應(yīng)力，直線為該主拉應(yīng)力限值，即混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值的一半［9］。計算結(jié)果表明，主拉應(yīng)力未超過該限值。（3）撓度驗算主梁在作用短期效應(yīng)作用下跨中撓度最大，為3．115mm。考慮長期效應(yīng)的影響，撓度為4．44mm，小于計算跨徑的1／600，即50mm。主梁撓度驗算滿足規(guī)范要求［9］。

4主梁景觀設(shè)計

主梁采用無懸臂的箱梁結(jié)構(gòu)，方便在側(cè)立面施工裝飾板。側(cè)立面裝飾板采用清水混凝土澆筑，箱梁處裝飾板采用和箱梁同標(biāo)號的清水混凝土和箱梁同時澆筑。裝飾板構(gòu)造布置見圖10與圖11［7］。主梁兩個外側(cè)面和中間鏤空帶兩個側(cè)面均施作裝飾板。裝飾板中布置直徑12mm鋼筋網(wǎng)片。主梁和橋墩施工中預(yù)埋直徑20mmHRB400鋼筋，間距30cm，呈梅花狀布置，伸出主梁和橋墩側(cè)面。鋼筋網(wǎng)片和預(yù)埋鋼筋焊接，裝飾板與主體結(jié)構(gòu)形成整體。

5結(jié)論

某跨徑布置為19m＋30m＋19m的變截面連續(xù)箱梁，橋墩和箱梁側(cè)面外包裝飾板，采用有限元分析軟件midas，驗算了該結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性：（1）主梁采用無懸臂的箱梁結(jié)構(gòu)，方便在側(cè)立面施工裝飾板。裝飾板采用清水混凝土澆筑，達(dá)到良好的色彩效果。（2）裝飾板中布置直徑12mm鋼筋網(wǎng)片。主梁和橋墩施工中預(yù)埋直徑20mmHRB400鋼筋，伸出主梁和橋墩側(cè)面。鋼筋網(wǎng)片和預(yù)埋鋼筋焊接，裝飾板與主體結(jié)構(gòu)形成整體。（3）主體結(jié)構(gòu)按照常規(guī)變截面連續(xù)梁設(shè)計，主梁結(jié)構(gòu)在腹板內(nèi)布置32束12ΦS15．2鋼絞線。結(jié)構(gòu)驗算表明，主梁結(jié)構(gòu)的正截面抗彎承載力、斜截面抗剪承載力、抗裂驗算和撓度驗算均滿足規(guī)范要求。（4）變截面連續(xù)箱梁景觀橋設(shè)計時，主體結(jié)構(gòu)按照常規(guī)變截面連續(xù)梁設(shè)計，外立面施工裝飾板，既能簡化設(shè)計過程，又能達(dá)到良好的景觀效果。

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作者：王一鳴 王浩璇 單位：河南工程學(xué)院土木工程學(xué)院