1 工程概述
來(lái)賓市紅水河二橋北接興賓北路，南接規(guī)劃興賓南路，是橫跨來(lái)賓市區(qū)南北的重要交通干道。主橋上部構(gòu)造為110m+190m+110m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，引橋上部構(gòu)造為2×40m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。全橋分左、右幅結(jié)構(gòu)各自獨(dú)立，主橋橋墩最高34.5m。該橋正交跨越紅水河，橋位段河流常年水位在6O～71m左右，枯水位一般在53～54m之間。橋位下伏基巖為石炭系馬平組燧石灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r。橋址地處亞熱帶，過(guò)渡的亞熱帶季風(fēng)氣候帶。年平均氣溫為28.5℃，極端最高氣溫為39.5℃，極端最低氣溫為-3.3℃。
2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
(1)道路等級(jí)及計(jì)算行車速度：城市主干路II級(jí)，計(jì)算行車速度50km/h。
(2)荷載：由于主跨為190m，超出了《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》(cJJ 77-98)適用范圍，故采用公路I級(jí)荷載。人群：315kN/m2。
(3)橋?qū)挘?×(0.25m人行道欄桿+2.Om人行道+3.25m非機(jī)動(dòng)車道+7.75m機(jī)動(dòng)車道+O.5m防撞欄桿)，橋面寬度為27.5m，雙向4車道，遠(yuǎn)期規(guī)劃劃線調(diào)整為雙向6車道。
(4)地震烈度：區(qū)域震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，相當(dāng)于地震烈度6度，按7度構(gòu)造設(shè)防。
(5)通航標(biāo)準(zhǔn)：航道等級(jí)內(nèi)河Ⅲ級(jí)，雙向通航，有效通航凈寬不小于130m，凈高不小于10m，最高通航水位按10a一遇洪水位。
(6)橋面縱坡及豎曲線：橋面縱坡3.2%，豎曲線最小半徑5000m 。
(7)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期100a，設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)。
(8)防洪標(biāo)準(zhǔn)：按百年一遇設(shè)防，H1/100=83.39m。
3 總體設(shè)計(jì)
橋位處于來(lái)賓市區(qū)，具備相對(duì)較好的運(yùn)輸條件，橋型方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，力求體現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)可靠、經(jīng)濟(jì)合理適度、施工方便可行、使用安全耐久、人文景觀協(xié)調(diào)的原則，并結(jié)合初步設(shè)計(jì)專家評(píng)審意見(jiàn)，主橋選擇連續(xù)剛構(gòu)橋方案，橋跨布置以施工安全可靠為中心，引橋采用一次落架的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋方案。橋跨布置圖見(jiàn)圖1。
4 主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 箱梁構(gòu)造設(shè)計(jì)
上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，箱梁根部梁高10.5m，跨中梁高3.5m，頂板厚26cm，底板厚從跨中至根部由40cm變化為150cm，腹板從跨中至根部分3段采用50，70，lOOcm三種厚度，箱梁高度和底板厚度按1.5次拋物線變化。箱梁典型斷面見(jiàn)圖2。箱梁頂板橫向?qū)?3.5m，箱底寬7.5m，翼緣懸臂長(zhǎng)3m。箱梁0號(hào)節(jié)段長(zhǎng)15m(包括墩兩側(cè)各外伸2m)，每個(gè)懸澆“T”縱向?qū)ΨQ劃分為21個(gè)節(jié)段，梁段數(shù)及梁段長(zhǎng)從根部至跨中分別為6×3.5m、5×4.0m、10×4.5m，節(jié)段懸澆總長(zhǎng)87.5m。懸澆階段最大控制重量2550kN。邊中跨合攏段長(zhǎng)均為3m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)13.5m。箱梁根部設(shè)4道厚0.5m的橫隔板，中跨跨中設(shè)1道厚0.6m的橫隔板，梁端橫隔板厚180cm。箱梁采用C60混凝土。
4.2 箱梁預(yù)應(yīng)力體系
結(jié)合結(jié)構(gòu)分析和工程經(jīng)驗(yàn)。筆者對(duì)主橋上部結(jié)構(gòu)按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)，采用三項(xiàng)預(yù)應(yīng)力，縱向預(yù)應(yīng)力鋼束分為愎板束(F1-F20)、頂板束(T1-T38)、頂板預(yù)留束(TY)、底板束(B1-B20)、合攏段頂板連接束(T39-T42、L)及底板預(yù)留束(BY)6類?？v向預(yù)應(yīng)力采用Φj15.24mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(ASTM、A416-98，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pk=1860MPa)，預(yù)應(yīng)力束布置圖見(jiàn)圖3。
橫向預(yù)應(yīng)力采用Φj15.24mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，BM15～3扁錨體系，設(shè)計(jì)單根張拉噸位169kN，采用單端張拉方式.豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用公稱直徑32mm的精軋螺紋粗鋼筋，0號(hào)～9號(hào)梁段每側(cè)腹板各按2根布置，支承端兩側(cè)各按3根布置，其余梁段按單根布置。設(shè)計(jì)張拉噸位543kN。采用梁頂一端張拉方式，相應(yīng)錨具采用YGM32型。縱向預(yù)應(yīng)力束管道采用預(yù)埋塑料波紋管成孔，真空輔助壓漿工藝。
4.3 下部構(gòu)造
主橋橋墩墩身采用兩端剛性固接的鋼筋混凝土雙柱式柔性墩，縱向由兩片薄壁墩組成，每片薄壁墩的下段為矩形實(shí)心截面，上段為矩形空心截面，橫橋向?qū)?.5m，順橋向厚2.2m，兩片墩間凈距為6.6m，墩身外側(cè)距離11.0m，墩身構(gòu)造圖見(jiàn)圖4。主墩基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，完全嵌固于基巖中，厚度為5m。主引橋間過(guò)渡墩為鋼筋混凝土墻式墩、樁基礎(chǔ)，承臺(tái)厚3m，樁基為單排樁2根，樁徑2.5m，嵌入微風(fēng)化基巖2.5m以上。主橋墩身采用C50混凝土，過(guò)渡墩墩身采用C30混凝土。
5 結(jié)構(gòu)計(jì)算
5.1 主橋縱向受力計(jì)算
主橋施工及運(yùn)營(yíng)階段的縱向受力計(jì)算采用《橋梁博士V3.03》主算，《公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)GQJS v9.2》校核計(jì)算。施工流程為：下部結(jié)構(gòu)施工完成后，在墩旁托架上澆筑0號(hào)塊，其余塊件(除合攏段及邊跨現(xiàn)澆段外)均以掛籃懸臂對(duì)稱澆筑，并張拉各階段預(yù)應(yīng)力鋼束，直至最大懸臂；然后按先邊跨后中跨的順亭依次合攏；最后進(jìn)行橋面系施工。按此流程逐階段計(jì)算結(jié)構(gòu)各截面內(nèi)力、應(yīng)力和位移，每個(gè)懸臂的施工包括掛籃就位、梁段澆筑、張拉預(yù)應(yīng)力及掛籃前口等4個(gè)子階段。成橋運(yùn)營(yíng)計(jì)算包括恒裁、活載、支點(diǎn)沉降及口度等工況，按新規(guī)范進(jìn)行最不利荷載組合。
計(jì)算參數(shù)：合攏溫度為15℃，體系升溫22℃，體系降溫18℃，箱梁頂板升溫15℃及地板降溫8.8℃。不均勻沉降按20mm計(jì)算。
計(jì)算結(jié)果：在最不利荷載組合下，箱梁上緣最小應(yīng)力為壓應(yīng)力1.06MPa.箱梁上緣最大應(yīng)力為壓應(yīng)力18.4MPa；箱梁下緣最小應(yīng)力為壓應(yīng)力1.41MPa，箱梁下緣最大應(yīng)力為壓應(yīng)力12.9MPa。計(jì)算表明。主梁截面抗裂驗(yàn)算、抗壓驗(yàn)算、承載能力強(qiáng)度驗(yàn)算等均滿足規(guī)范要求。
5.2 主橋橫向計(jì)算
箱梁橫向按框架計(jì)算，分別取根部、1/4L以及跨中斷面建立計(jì)算模型?；钶d按最不利情況分別在頂板跨中和挑臂根部布載計(jì)算內(nèi)力。經(jīng)計(jì)算，橫向預(yù)應(yīng)力采用Φj15.24mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，BM15-3扁錨體系，設(shè)計(jì)單根張拉噸位169kN，采用單端張拉方式。
6 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
從上世紀(jì)70年代開(kāi)始，連續(xù)剛構(gòu)橋在我國(guó)橋梁界得到推廣，跨徑越來(lái)越大。結(jié)構(gòu)體系構(gòu)造措施日趨合理完善，該橋的主跨跨徑和橋梁長(zhǎng)度已在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中處于前列。從已建連續(xù)剛構(gòu)橋使用運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看，病害不時(shí)出現(xiàn)。主要是主跨跨中的下?lián)?，以及存在一些裂縫，尤以斜裂縫為普遍，雖然不至于影響結(jié)構(gòu)正常使用，但裂縫的長(zhǎng)期存在必將影響結(jié)構(gòu)的耐久性能。筆者根據(jù)業(yè)內(nèi)資料分析，在設(shè)計(jì)中采取了相應(yīng)對(duì)策：
(1)適當(dāng)延長(zhǎng)箱梁節(jié)段施工周期以減小混凝土后期徐變。規(guī)定所有預(yù)應(yīng)力施工都應(yīng)該在箱梁混凝土養(yǎng)護(hù)齡期不小于5d進(jìn)行，每個(gè)節(jié)段的完整施工周期為10d。
(2)增大跨中預(yù)拱度的設(shè)置。影響梁的撓度因素較多，且有不確定性及長(zhǎng)期性，因此收縮、徐變完成按10a考慮。
(3)正確布置預(yù)應(yīng)力束。尤其是彎起束以確保有效的預(yù)應(yīng)力。該橋設(shè)計(jì)中從根部到接近跨中都設(shè)置了彎起預(yù)應(yīng)力束，且針對(duì)布置下彎束和不布置下彎束兩種情況進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算，計(jì)算表明布置了下彎束后可有效減小截面的主拉應(yīng)力，提高箱梁斜截面的抗剪承載力。
(4)中跨跨中設(shè)置了l道厚0.6m的橫隔板，能有效抵抗底板縱向預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的徑向力，避免跨中底板產(chǎn)生縱向裂縫。
來(lái)賓紅水河二橋是目前國(guó)內(nèi)市政工程中的特大型連續(xù)剛構(gòu)橋梁。通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算分析和有關(guān)的課題研究，精心設(shè)計(jì)，努力創(chuàng)新，使該橋上下部結(jié)構(gòu)尺寸合理、比例協(xié)調(diào)，全橋氣勢(shì)宏大，莊重沉穩(wěn)又不失輕盈美觀，符合安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀的原則，現(xiàn)正在施工建設(shè)之中。
