木洞中坝大桥结构设计

刘明志（林同棪国际工程咨询（中国）有限公司，重庆 401121）



木洞中坝大桥结构设计

刘明志
（林同棪国际工程咨询（中国）有限公司，重庆 401121）

摘 要：重庆市巴南区木洞中坝大桥为95m+150m+95m变截面连续刚构桥。本文对该桥方案构思、主要结构的设计及其施工方案进行介绍，通过建立有限元整体计算模型对结构受力进行分析。

关键词：连续刚构桥；景观构思；结构设计；结构分析

1 工程概况

木洞中坝大桥位于重庆市巴南区木洞镇中坝岛，越长江内河，与两岸道路连接。桥梁全长352m，跨径布置为95m+150m+95m变截面连续刚构桥，桥宽为13m。桥梁总体布置图如图1所示。

2 桥梁景观方案构思

中坝岛位于木洞辖区内，是长江水域内的一座孤岛，面积约为0.96km2，靠北是主河道，水面宽约800m，靠南是内河道，水域宽约280m。鉴于中坝岛地理位置优越，距离主城区远近适中，交通便捷，业主（重庆浪琴游艇俱乐部有限公司）将中坝岛定位为游艇旅游项目，桥梁景观要求高，故桥梁方案构思是把其标志性的游艇形象作为出发点，通过在两处主墩位置设置游艇船头造型的观景平台，同时主梁装饰为蓝色水纹的装点，使得桥梁和水体浑然一体，桥上桥下都有乘浪之意，体现了岛屿的游艇基地特色。桥梁效果图如图2所示。

3 结构设计与施工

木洞中坝大桥主梁为预应力混凝土变截面连续梁；桥墩为六边形空心薄壁墩；基础均采用钻孔灌注群桩基础，桥梁两侧桥台均为重力式U台。

3.1 主梁一般构造

主梁采用预应力混凝土变截面箱梁形式，单箱单室，顶板设1.5%的双向横坡，翼缘宽度3.3m，箱室宽度6.4m；梁高按1.8次抛物线变化，跨中高3.5m，墩顶高8.5m；箱梁顶板厚30cm，在墩顶处加厚到50cm；底板厚度按1.8次抛物线变化，跨中厚32cm，到墩顶处厚90cm；腹板宽度阶梯形变化，由跨中的50cm，变为70cm，到墩顶90cm。

主梁采用C55混凝土。主桥箱梁采用节段悬臂浇筑施工，划分为18个节段，节段长度从零号块至跨中为：7×3.5m （1#-7#）+5×4m（8#-12#）+6×4.5 （13#-18#）m，墩顶零号块为5m。0、1#节段在托架上进行浇注，其余各节段采用挂篮分段分块浇注。悬臂节段最大控制重量为198t，边、中跨合拢段均为2m，边跨现浇段18.88m。箱梁根部设置两道厚1m的隔板，端部设置1.5m端横梁。

图1 木洞中坝大桥总体布置图

图2 木洞中坝大桥效果图

图3 木洞中坝有限元计算模型

主梁主墩顶设置观景平台，平台平面形状由圆弧加相切直线组成，向外侧最大悬挑距离为3.5m，平台纵向最大尺寸为11m。结构采用空心混凝土结构，壁厚20cm。

箱梁按全预应力混凝土构件设计，采用纵、竖向双向应力体系，设置悬浇索及边、中跨底板索，钢束布置有竖弯、平弯形式，所有弯曲均采用圆弧曲线；竖向预应力在0-13#节段采用钢绞线，其余采用JL32的精轧螺纹粗钢筋。

3.2 下部结构一般构造

桥墩采用C50混凝土，截面为六边形，标准段截面尺寸为4.5m×7.9m，标准段壁厚0.5m，在墩顶6m的范围内截面变化到5.0×7.9m，P1墩高26m，P2墩高17m。基础采用直径2.0m的群桩基础，承台高4.0m，每个承台设置9根桩基础。

A0桥台采用重力式U型桥台，台身高12.86m，扩大基础；A3桥台采用重力式U型桥台加桩基础，台身高10.66m，桩基础直径1.5m。

3.3 施工关键技术

主墩基础施工宜选择在枯水期施工，桩基础采用钻孔灌注桩，承台采用土围堰方法施工，桥墩采用爬模施工。

主梁0～1号块采用托架施工，其余阶段采用悬臂浇筑，在边跨采用满堂支架施工。主桥箱梁采用先边跨后中跨的合拢顺序，边、中跨合龙段采用吊架施工。为确保结构施工过程的安全以及提高大桥合拢精度，要求整个施工过程应有专门单位进行施工监控。

表1 主要验算结果

观景平台待主梁合拢后，采用定型钢模，分层浇筑，注意要保持横桥向对称、均匀。

4 结构计算分析

主桥计算采用Midas Civil建立空间有限元模型进行整体受力分析。主梁及各个构件截面特性按照结构实际尺寸进行取值，基础考虑桩-土相互作用，用土弹簧进行模拟，结构有限元程序如图所示。

根据结构体系形成过程及施工方案，按施工步骤进行建模，考虑自重、二期恒载、温度、汽车荷载及人群荷载、风荷载、地震作用等在内的多种计算荷载，并考虑混凝土收缩徐变等因素，按规范要求进行荷载组合。在荷载组合下，结构主要验算结果见表1。

结语

木洞中坝大桥根据中坝岛游艇旅游开发项目需求，采用具有游艇寓意的变截面连续梁刚构桥桥梁方案，造型简洁大方，与周围环境、规划理念相协调，将为中坝岛旅游景区增添一道靓丽的风景线。

参考文献

［1］ JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］.

［2］ JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范［S］.

［3］彭元诚.连续刚构箱梁底板崩裂原因分析与对策［J］.桥梁建设，2008（3）：67-70.

中图分类号：U44

文献标识码：A