2012120m公鐵兩用大橋主橋總體設計

2012120m公鐵兩用大橋主橋總體設計

1主橋布置設計泉州河公鐵路經(jīng)過小營至泉州新建地方鐵路。道路南岸與205國道相連，北岸與濱水穿越公路以東環(huán)路相連。鐵路北接泉州站，南接淄博-小營鐵路。橋位位于濱州北鎮(zhèn)黃河大橋(公路橋)下游約3.3km,大堤之間距離約2.818km,主河槽擺動幅度范圍約為600m。大橋公路橋全長5000m,鐵路橋全長7000m。大橋跨主河槽的主橋布置為(120+3×180+120)m五孔一聯(lián)的鋼桁架橋,主橋全長781.5m。主橋布置見圖1。主橋采用上、下層布置,公路在上層,鐵路在下層,主橋橫斷面布置見圖2。2主要標準(1)鐵路等級地方鐵路Ⅰ級。(2)正交數(shù)量單線。(3)道路等級Ⅱ級。(4)提交人數(shù)4車道。(5)啟動速度80km/h。(6)車輛負荷汽—超20,掛—120。3主框架結構設計3.1橋的跨橋布置濱州黃河公鐵兩用大橋的橋位上游3.3km處是濱州北鎮(zhèn)黃河公路橋,其主河槽鋼桁梁橋的橋跨布置為4×112.0m。兩橋位處的河床斷面基本相同,通航要求一致?？紤]此情況,濱州黃河公鐵兩用大橋在主河槽鋼梁的經(jīng)濟跨度可選在120~140m,由于黃河河務部門要求橋梁凈跨不得小于160m,最后選用了跨度為180m的橋跨方案。3.2合理設置成網(wǎng)位置初步設計按工可的評審意見,主要在工可橋跨布置方案的基礎上對主橋雙層橋面的結構形式進行比選。對于跨度為180m的鋼桁架,從結構受力方面考慮,最好在支點處設置加勁弦或者在上弦設柔性拱,這樣既可以增加橋梁剛度,又可以降低桿件內(nèi)力的峰值。但是,由于黃河河床的特點,如果設加勁弦,則會使支座的高程在最高水位以上,抬高了整個線路的高程,增加了工程的規(guī)模,同時鐵路線高程提高后,與濱州車站的接線也很困難,因此,不宜在支點處設置加勁弦;如果在上弦設柔性拱,則會影響公路的行車。因此,推薦了橋跨布置形式為(120+3×180+120)m的五孔一聯(lián)平弦鋼桁架橋作為主橋鋼梁的施工設計方案。3.3全橋弦桿結構形式鋼梁主體為栓焊結構,主桁結構采用Q370qE(14MnNbq)鋼,橋面系和聯(lián)結系等采用Q345qE鋼,輔助結構采用Q235qC鋼。鋼桁梁支座采用鉸軸鑄鋼支座,活動支座為滑板式。主橋鋼梁采用拼裝式節(jié)點設計,桁架高18m,節(jié)間長10m,桁寬11m。最大弦桿內(nèi)力37699kN,最大桿件重26.388t。主桁弦桿全部采用箱形截面,腹桿采用箱形和工字形2種截面形式,桿件截面外寬均為800mm,由于全橋弦桿內(nèi)力變化較大,為了充分發(fā)揮各個桿件截面的效率,并考慮局部穩(wěn)定要求和制造方便,按受力要求弦桿設計采用了多種高度,常規(guī)桿件高度采用840mm;中間支點處的下弦桿采用高為1040mm的弦桿進行過渡;中間支點處的上弦桿(最大受力桿件)高度采用1240mm,并且在箱形截面中增加肋板,以限制桿件過高或板過厚(圖3)。根據(jù)需要腹桿高度采用420~1040mm。弦桿及腹桿的最大板厚均為50mm。主桁桿件在節(jié)點處用高強螺栓拼接成整體。3.4桿件內(nèi)力分析設置鋼梁預拱度可以消除全部恒載及部分活載產(chǎn)生的撓度,同時也可以調整部分桿件的內(nèi)力(主要是降低最大內(nèi)力桿件的內(nèi)力峰值)。濱州黃河公鐵兩用大橋跨度較大,且邊跨與中跨之比較小,因此,桿件內(nèi)力的變化范圍較大,中跨支點處附近的弦桿內(nèi)力的絕對值最大。鋼梁預拱度設置采用伸長或縮短上弦桿節(jié)間長度的辦法,為了保證桿件的長度一致,伸縮值在節(jié)點板和拼接板上反映。為了達到降低內(nèi)力峰值的效果,全橋采用的伸縮值均相同,支點附近的上弦節(jié)點采用縮26mm,其他上弦節(jié)點采用伸16mm,進而降低或提高了連續(xù)梁預拱度曲線支點處相應的坐標,使最大桿件內(nèi)力的峰值降低了約2000kN。4設計橋面系統(tǒng)4.1加固截面系設計鐵路橋面系為縱、橫梁體系的明橋面。普通橫梁高2.0m,縱梁高1.38m,鐵路縱、橫梁均采用工字形截面,縱、橫梁頂面齊平。2片縱梁間,上平面設平面聯(lián)結系,中間設1道橫聯(lián),縱梁端部下翼緣設加勁腿,以減少縱梁變形。全橋設置8處伸縮縱梁,以減少橋面系與主桁的共同作用,改善橋面系受力。全橋設置9副制動聯(lián)結系。普通橫梁與縱梁關系見圖4。4.2公路縱梁組成公路橋面系也采用縱、橫梁體系,桁架外設托架,公路縱梁設在橫梁及托架上。為減小橋面與主桁的共同作用,公路橋面系設計沿用了過去幾座公鐵兩用鋼桁梁橋的方法,即公路橫梁上設縱梁,縱梁按3或4個節(jié)間作為一組連續(xù)梁,該橋公路縱梁一般4個節(jié)間為一連續(xù)梁。公路橫梁及托架高1.7m,縱梁高0.8m,公路縱、橫梁及托架均采用工字形截面。公路縱梁在橋梁橫截面上設8道,分成3組,中間2片為1組,旁邊3片各為1組。普通橫梁及托架與縱梁關系見圖5。公路縱梁上置鋼筋混凝土橋面板,橋面板采用C40混凝土,板厚18cm,其上鋪8cm厚的瀝青混凝土面層。橋面板為預制裝配式構件,橫橋向分4塊,順橋向按350cm長度分塊,縱、橫向接縫寬度為50cm?，F(xiàn)澆接縫后,局部成為獨立的1塊整板,板縫與公路縱梁的斷縫一致。公路行車道路面全寬19.0m,凈寬18.0m。5聯(lián)斜桿截面形式主桁上、下弦平面設有縱向聯(lián)結系,平聯(lián)斜桿采用交叉布置。斜桿的內(nèi)力主要受弦桿的共同作用影響控制,由于弦桿內(nèi)力變化較大,各節(jié)間平聯(lián)斜桿的內(nèi)力也相應變化,為了減小平聯(lián)的工程數(shù)量,同時考慮方便施工,平聯(lián)斜桿也采用2種尺寸的工字形截面,截面高度均為390mm,截面形式及截面面積略有不同,即支點附近對應弦桿內(nèi)力較大的桿件采用的截面面積較大。濱州黃河公鐵兩用大橋的公路橋面恒載占結構總恒載的比重較大,且桁架較高,為了保證鋼桁梁空間結構的整體穩(wěn)定性,橫向除在支點處的豎桿上設橋門架外,每2個節(jié)間的豎桿上設橫向聯(lián)結系。6阿迪斯-奔馳安裝6.1鋼梁安裝難度連續(xù)鋼桁梁懸臂安裝架設方法一般有兩岸相向架設、中間合龍和一岸單向架設2種。鋼梁安裝方法的選擇必須綜合考慮運輸條件、場地狀況、技術難度、工期等諸多因素。該橋南岸(小營岸)有鐵路通行,采用鐵路和公路運輸均較為方便,但構件倒運過河至北岸則存在一定難度。全橋僅1聯(lián)鋼梁,若兩岸設置鋼梁預拼場則設備投入較大而不經(jīng)濟。結合全橋工期安排,鋼梁安裝不控制總工期。綜合上述因素,主橋鋼梁選擇單向架設方法,避免了鋼梁的跨中合龍,降低了施工難度。6.2輔助懸臂安裝鋼梁采用從南岸(小營岸)向北岸(濱州岸)的單向架設,除第1孔120m跨度的鋼梁采用膺架法施工外,其余各孔均利用臨時墩輔助懸臂安裝。180m跨度的鋼梁先懸臂安裝100m,支在臨時墩后再懸臂安裝80m,完成1孔鋼梁的安裝。最后1孔120m跨度的鋼梁先懸臂安裝100m,支在臨時支架后再安裝20m,完成全部鋼梁的安裝。臨時墩