建昌县便民人行景观桥设计

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摘要：建昌县便民人行桥景观桥是建昌首座建成的双塔双索面拱塔斜拉桥，主桥上部结构采用塔梁分离式钢结构，为双索面三跨连续斜拉桥。通过对该桥主要设计标准、结构设计、计算分析的简要介绍，阐述了对拱塔斜拉桥的设计思路。

关键词：双塔双索面拱塔斜拉桥；景观桥梁结构设计

中图分类号： TU997 文献标识码： A

1工程概况

本工程位于建昌县建设路东端，是跨越大凌河的一个人行桥工程，使建设路向东延伸与县职业技术教育中心连接。为满足建昌县高标准、高品位的规划格局，经多轮方案比选，确定采用双塔双索面拱塔斜拉桥。

图1双塔双索面拱塔斜拉桥

2主要技术标准

设计荷载：人群-4 kN/m2;

桥面宽度：桥梁总宽5.5米，横向布置为净5.0米 + 2 X 0.25米；

设计竖曲线：纵坡1.5%，曲线半径2000 m；

桥面横坡：双向1%；

风荷载：基本风压 0.7kN/m2

抗震标准：设计地震烈度为7度。

3结构设计

3.1桥梁总体设计

主桥上部结构采用塔梁分离式钢结构，为双索面三跨连续斜拉桥，采用支承体系，跨径布置为28.5米+87米+28.5米=144米，截面为等截面箱式结构，梁高为0.9米.引桥每侧为三跨预应力砼连续梁桥，跨径布置为16.5米+16.5米+16.5米，梁高0.75米。

3.2．钢箱梁

采用正交异性板，顶板厚10mm，U形加劲肋厚5mm，底板厚10mm，腹板厚12mm；斜拉索锚箱焊接于钢箱梁的侧板上。左边跨内横隔板的设置与斜拉索和支座相对应，间距3m；中跨横隔板，间距5m；右边跨内横隔板的设置同左边跨。支座处横隔板厚10mm，钢箱梁内设纵隔板三道，厚度为12mm。

为保证运营荷载下边跨两支座不出现负反力，在左边跨前三段施加75kN/m均布压重,后端设置45kN/m均布压重， 压重材料采用素混凝土,容重要求达到2.5t/m3；

钢箱梁顶板无横坡。

全桥设4道伸缩缝，布置在两侧桥台处，以及主桥边跨与引桥相接处，其伸缩总量为6mm.

预拱度：根据施工监控具体确定。

图2 桥型总体布置

3.3．桥面铺装

桥面铺装采用中粒式沥青铺装，厚度为50mm。

3.4．钢塔

钢塔为矩形截面，两边长为1.8米和0.8米，板厚25毫米，四边均设纵向加劲肋，加劲肋板厚 12毫米 ；

3.5．斜拉索

斜拉索采用OVM成品索，型号为PES 5-37。

锚具采用配套的冷铸锚具, 型号为LZM5-37。

成品索表面应设有双螺旋线,以减小风雨作用产生振动的可能。

斜拉索的减振采用外置阻尼器、减振橡胶块及防风雨振双螺旋线共同作用的方式。

成品索应具备索力测知设备, 索力测知设备应具有可靠稳定性。

3.6.支承体系

主桥在3#、5#、6#桥墩处设板式橡胶支座为GJZF4 250×400×39型聚四氟乙烯滑板支座，共6个。4#、桥墩采用固定板式橡胶支座,支座规格GJZ 250×400×37 mm，共2个。

3.7.下部结构

主塔与承台连接，承台高2.5m，宽5.4m。采用钻孔桩基础，桩径为φ1.2m。

4施工方法

采用先梁后索的施工方法。主要的施工顺序为：下部基础吊装索塔搭设临时支架吊装主梁安装斜拉索分组张拉拉索桥面铺装栏杆及照明等附属设施调整索力。

5计算分析

5.1结构整体静力计算

采用大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL V7.41对全桥整体静力工况进行分析，在实际建模过程中，对主梁，主塔采用空间梁单元建立，拉索采用索单元模拟。主梁、主塔及拉索的截面按照实际尺寸进行取值。整个计算模型包含235个节点，158个单元。

图4 有限元模型

各部分的边界条件采用桥梁结构的实际约束模拟，支座节点按照3个X向支座和一个固定支座模拟，其余只固定Z向。节点坐标只列出半幅桥的主梁节点和主拱坐标。

单元局部坐标轴方向：对于主梁来说x轴沿顺桥向，y轴沿横桥向，z轴沿竖桥向；对于主塔x轴沿拱轴线方向，y轴沿横桥向，z轴垂直于单元xy平面上。

计算荷载如下。

1)自重按结构截面的实际尺寸计入。

2)结构二期恒载按照10 kN/m计入。

3)活载：按4 kN/m2的人群荷载计入。

4)基础不均匀沉降按2 cm计入。

5)温度影响：

整体温度：对于钢箱梁、主塔，最高温度40.7℃，最低温度-26.9℃；设计合拢温度为10℃～15℃；

索、梁温差：拉索与主粱温差按照10℃考虑。

5.2成桥结果分析

以下是在使用阶段的最不利荷载组合效应值：

主梁最大正应力67.1Mpa

主梁z向最大剪应力9.6Mpa

主梁受力满足规范要求。

主塔最大正应力75.9Mpa

主塔z向最大剪应力6.3Mpa

主塔受力满足规范要求。

人群荷载挠度=177.2mm

活载挠度满足规范要求。

5.3动力特性计算

计算模型与计算参数同稳定计算。结果见表1。

模态号 频率 频率 周期

(rad/sec) (cycle/sec) (sec)

1 7.8952 1.256557 0.795825

2 11.68 1.858918 0.537947

3 13.859 2.20569 0.453373

4 14.86 2.36511 0.422813

5 16.098 2.562149 0.390297

6 20.55 3.270601 0.305754

7 23.181 3.689382 0.271048

8 24.258 3.86075 0.259017

9 29.714 4.72907 0.211458

10 29.741 4.733363 0.211266

6结语

斜拉桥在景观桥的设计中已成为极具竞争力的桥型，拱型桥塔以其自身轻盈优美的曲线，丰富了人们的视觉，提升了城市的建筑艺术内涵。本桥主跨度较大，造型美观，桥塔高度与桥下空间协调，是一种技术与艺术、功能与美观、形态与内容高度统一的现代桥梁。

施工实践表明，设计、施工以及施工监控三方密切配合，抓住重点，采取针对性措施，使该桥的施工控制成果达到了满意的效果，本工程实例的实施以期对同类型桥梁设计提供借鉴参考。

参考文献：

[1]Midas Civil 2010 分析设计原理[M].北京迈达斯技术有限公司.2010 年 8 月

[2]和丕壮. 桥梁美学[M]. 北京: 人民交通出版社,1999