蒋 维 刚

(上海市城市建设设计研究总院，上海 200000)



福州洪塘大桥辅航道桥上部结构设计

蒋 维 刚

(上海市城市建设设计研究总院，上海 200000)

结合福州洪塘大桥工程实例，介绍了辅通航孔桥的设计技术标准，并从总体布置、横纵向设计、结构计算等方面，阐述了该辅航道桥上部结构设计措施，归纳了施工的注意要点，为类似桥梁设计施工提供参考。

辅航道桥，上部结构，悬臂浇筑，荷载，预应力

1 项目概况

洪塘大桥项目位于福州市中心城区，是连接上街片区与仓山区及中心城区的重要越江通道，工程东起妙峰路，与一期工程衔接，西至闽侯上街国宾大道，现状老桥主桥为下承式三角桁架连续梁，引桥为预制T梁，老桥总长度约1 846 m。

为满足施工期间维持航运不中断，需设置辅通航孔作为施工期间的临时航道。辅通航孔设置于现状航道处(老桥主孔内)，作为新建主桥主孔规划航道还未开通前的限制性通航，可以满足现状航道等级下的单孔单向通航标准(通航净宽45 m)。

本次辅通航孔桥为预应力混凝土变截面连续箱梁结构，全长40+60+40=140 m；本桥作为城市景观桥梁的一部分，考虑尽量减少桥梁施工、运营中对于环境的影响和污染，且考虑到施工期间不影响通航以及通航的安全性，经综合比选后，确定采用悬臂浇筑的施工方法。

2 采用基础资料

2.1 主要技术标准

1)设计荷载：城—A级。人群荷载按CJJ 11—2011城市桥梁设计规范中第10.0.5条取用；2)桥面宽：桥宽31.75 m；3)整体升降温：-45 ℃～+35 ℃；4)梯度温度：按JTG D60—2015公路桥涵设计通用规范第4.3.12条取值；5)下部结构不均匀沉降：沉降按1 mm考虑，取最不利工况进行组合；6)地震烈度：7度设防(0.1g)；7)桥梁环境类别：Ⅱ类(滨海环境)；8)桥梁结构设计安全等级为一级，结构重要性系数γo=1.1；9)按JTG/T D60—01—2004公路桥梁抗风设计规范计算。地表类别：A类，基本风速(百年一遇)：37.4 m/s，桥面运营设计风速25 m/s，施工阶段设计风速按十年一遇25.7 m/s。

2.2 材料

上部结构采用C50混凝土；箱梁配置的预应力钢束采用15.2高强度低松弛钢绞线；钢筋采用HRB400钢筋；防崩钢筋采用HPB400。

2.3 荷载组合

组合一：准永久荷载组合；组合二：频遇荷载组合；组合三：标准值荷载组合。

3 总体布置及构造

3.1 总体布置

辅通航孔桥全长40+60+40=140 m，桥梁总体布置图见图1，桥面布置情况：4.0(人行道)+3.5(非机动车道)+0.5(栏杆)+23.25(机动车道)+0.5(防撞护栏)；梁高按二次抛物线变化。在支点处梁高为4.5 m，跨中梁高2.5 m，支座间距11 m。采用封闭箱形断面，横向为单箱5室，箱宽31.75 m。

3.2 构造尺寸及节段划分

主桥上部结构采用预应力混凝土箱形梁，梁高按二次抛物线变化。在支点处梁高为4.5 m，跨中梁高2.5 m，支座间距11 m。采用封闭箱形断面，横向为单箱5室，直腹板的形式，箱宽31.75 m；主梁顶板厚度25 cm，底板厚度25 cm～80 cm，腹板厚度45 cm～75 cm；梁体两侧悬臂分别为2.7 m,2.2 m，悬臂板厚为20 cm～60 cm，桥面板为钢筋混凝土结构。箱梁采用C50混凝土，腹板预应力采用M15.20-15J，顶底板预应力采用M15.20-12J，M15.20-9J，M15.20-9PT的配束形式。

箱梁采用悬臂浇筑方法施工，节段划分图见图2。桥梁一共划分7个节段，分别为0号块段和6个悬臂浇筑节段，节段长度分别为3.5 m，4 m。其中0号块长6 m。1号～2号节段长3.5 m，3号～6号节段长4 m。中跨合龙段长2.0 m。整个边跨处有8.94 m长的支架现浇段，边跨合龙段长2.0 m，支点处均设双支座，支座横桥向间距为11 m。断面见图3，图4。

4 纵向设计

4.1 纵向预应力布置

预应力的配置和采用的施工方法相结合，由于本次超宽变截面连续箱梁采用悬臂浇筑的施工方法，中跨每节段布置节段腹板束和顶板束，合龙段处布置底板束，边跨布置连续钢束。腹板束采用弯起钢束，根据以往的工程实际经验，这种方法能最好地控制混凝土梁斜裂缝的出现，使箱梁的主应力变小，提高结构的耐久性。腹板束采用15.2-15，顶底板束分别采用15.2-12和15.2-9。预应力总体配置立面见图5，图6。

4.2 纵向结构计算

纵向静力计算根据桥梁施工流程划分来考虑结构计算阶段，根据荷载组合要求的内容进行应力、主梁极限承载力计算，验算结构在运营阶段应力及整体刚度是否符合规范要求。上部结构按A类预应力结构设计。

总体计算时按实际施工过程模拟，先边跨合龙，再中跨合龙。有限元计算模型见图7。

具体计算需包含以下内容：

1)持久状况下的应力验算。持久状况下的应力计算应采用标准值组合进行，按A类预应力结构要求，在最不利荷载作用下允许出现拉应力，但拉应力和压应力均需要控制在规范允许值内。

2)抗裂性验算。主梁纵向按A类预应力构件进行设计，抗裂验算采用作用的频遇组合，不计汽车冲击系数，抗裂验算应满足JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第6.3.1条的规定。

3)强度计算。在持久状况下承载能力极限状态进行计算时，采用基本组合，且结果应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5章的规定。

4)最大悬臂状态计算。在最大悬臂状态时考虑竖向风荷载作用，对整个结构进行最大悬臂状态安全性验算。根据JTG D60—01—2004公路桥梁抗风设计规范第4.5条取相应的设计参数和荷载工况，左右不对称系数取0.5。

5)挠度及预拱度计算。上部结构扰度验算应参照JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第6.5条的规定执行，上部结构的竖向最大挠度不应大于1/600L，L为上部结构的计算跨径，经过计算可知上部结构的扰度满足规范要求。

4.3 横向结构计算

4.3.1 桥面板计算

采用封闭箱形断面，横向为单箱5室，直腹板的形式，箱宽31.75 m；主梁顶板厚度25 cm，底板厚度25 cm～80 cm，腹板厚度45 cm～75 cm；梁体两侧悬臂分别为2.7 m，2.2 m，桥面板采用钢筋混凝土结构。横向配置直径16 mm的钢筋。桥面板计算模型见图8。

经计算桥面板的裂缝满足规范规定的要求。

4.3.2 横梁计算

辅通航孔桥的中横梁宽2.5 m，高4 m，横梁上设有人孔，端横梁宽1.5 m，高2.5 m。横梁按A类预应力构件进行设计，横梁钢束规格采用15.2-17。

横梁计算模型见图9。

经计算端横梁和中横梁都满足规范规定的抗裂及抗剪要求。

5 施工方法

本桥采用悬臂浇筑施工方法：边跨部分节段及主墩0号段混凝土梁采用支架现浇的施工方法，其余梁段均采用悬臂浇筑方案。先合龙边跨，最后合龙中跨。

1)0号和边跨段浇筑。

在主墩承台上搭设钢管支架，在支架上浇筑边跨现浇段及中跨0号块，完成0号块的临时固接。

2)节段悬臂浇筑。

悬臂浇筑1号～6号块箱体，张拉各节段相应的腹板束和顶底板预应力钢束。纵向节段重量最大约为3 200 kN，挂篮的最大重量控制在1 280 kN以下。挂篮每个节段施工均应严格控制施工标高。挂篮在投入使用前，须经过压重试验，确保挂篮的强度和刚度，减小挂篮的非弹性变形，并应记录挂篮的弹性变形。

3)合龙段合龙。

中跨合龙前先检查合龙标高。箱梁合龙段临时连接可采用劲性骨架形式。在正式施工前，需先对一天中的气温变化进行观测，选择合适时间，焊接合龙段间的劲性骨架后，一次浇筑混凝土。整个过程在尽量短的时间内完成。混凝土浇筑完并达到设计要求的强度后张拉合龙束。

6 结语

福州洪塘大桥是连接上街片区与仓山区及中心城区的重要越江通道，项目的早日建成对福州当地的交通改善效果显著，同时也对经济文化的发展带来深远的影响。辅通航孔桥的设计综合考虑了桥址的通航条件、施工工期、施工风险等因素，本文总结了连续梁桥上部结构的设计过程，悬臂浇筑过程中节段的划分，预应力的配置以及上部结构的横向设计，本桥还有桥梁宽度比较宽的结构特点，可以为类似超宽箱梁桥的设计提供一定的借鉴。

[1] 项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2012.

[3] 冯 双.悬臂浇筑法在大跨预应力混凝土连续梁设计及施工中的应用[J].中国市政工程,2014,10(5):89-94.

On upper structural design of auxiliary shipping channel bridge at Hongtang Bridge of Fuzhou

Jiang Weigang

(ShanghaiUrbanConstructionDesignInstitute,Shanghai200000,China)

Combining with the Hongtang Bridge of Fuzhou, the paper introduces the design technical standards for the auxiliary shipping channel bridge, illustrates its upper structural design measures from the total allocation, horizontal and longitudinal design, and structural calculation, and sums up the construction precautions, so as to provide some reference for similar construction design.

auxiliary shipping channel bridge, upper structure, cantilevel grouting, loading, prestress

1009-6825(2016)18-0172-03

2016-04-15

蒋维刚(1985- )，男，工程师

U442

A