谢 峰，向 红

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州 贵阳 550001)

1 工程概况

都凯城市快速路起点位于都匀开发区内的岩头寨，经以深挖形式穿过山体，顺山脊降坡布线，经大坪后设主跨2×180 m连续刚构桥跨越饶家河，路线终点坝固镇羊列村沙井寨，全长11.53 km，路基宽60 m，标准横断面采用四幅路断面，双向十车道，其中主路六车道，辅路四车道，设计时速60 km/h。

2 主桥及方案比选

根据饶家河特大桥的桥位地形特点，由于墩高较高，考虑各类桥梁结构的优、缺点及适用性，经充分比较和研究，主桥推荐采用混凝土连续刚构桥方案。这一类桥型本身符合安全、实用、经济、美观的原则，具有桥梁结构型式简单，梁体线条简明，主墩处无伸缩缝、行车较为平顺、无需转换体系的优点。桥梁结构整体性较好、抗弯和抗扭刚度较大，使用性能较好，满足特大跨径桥梁的受力要求。这一类桥梁需要悬臂施工，对施工场地要求相对较低，虽然施工工期相对于普通T梁较长，但是工艺较为成熟、安全性较高。因此，主桥优先采用连续刚构桥，引桥采用预制T梁，并进行类似跨径组合比选(见表1)。经过综合对比三种方案，确定方案一为推荐方案。

桥梁按四幅桥设计，每幅主桥上部结构为95+2×180+95m预应力连续刚构桥，引桥上结构采用40 m先简支后连续预制T梁。主桥下部结构主墩采用双肢薄壁方墩，过渡墩采用空心墩，桥墩采用承台桩基础，引桥桥墩采用空心墩、矩形实心墩、承台桩基础，双柱式圆柱墩、桩基础，桥台采用U台和桩柱台，扩大基础和桩基础。

表1 桥型方案对比

主桥设计荷载采用城市A级；设计速度为60 km/h；桥面宽度采用(两种)12.75 m行车道+2×0.5 m防撞护栏=3.5 m人行道+9.75 m行车道+0.5 m防撞护栏=13.75 m；地震基本烈度，桥梁按Ⅵ度设防；结构设计安全等级为一级;桥面铺装采用10 cm厚沥青混凝土+8 cm混凝土调平层。

主桥横断面采用变截面单箱单室结构，箱顶宽13.75 m，箱底宽7.5 m，单侧悬臂宽度3.125 m。箱梁端部梁高4.0 m，墩顶根部梁高11.0 m，箱梁梁高从主墩顶至边墩梁端以2.0次抛物线变化。箱梁底板厚从箱梁根部截面的118 cm厚渐变至边跨端部的31 cm厚，按2.0次抛物线变化。箱梁腹板厚度采用50 cm、65 cm和80 cm三个宽度进行变化，主梁零号块腹板加厚至90 cm。为满足桥面横坡以及减轻自重，将箱梁顶板设置成带有横坡几何结构型式，使桥面铺装厚度横向保持相同厚度。从缩短悬臂浇注周期、降低施工钢材数量的原则考虑，主梁悬臂浇注梁段长度共采用3.0、3.5和4.0 m三种节段。施工方式采用挂篮悬臂施工，主桥箱梁采用三向预应力结构，主桥箱梁采用C55混凝土。主墩墩身采用C50混凝土。

3 主桥上部结构受力计算

采用桥梁博士和Midas Civil分别进行计算，总体静力计算采用平面杆系理论，以主梁桥轴线为基准划分结构离散图。上部结构共划分为289单元，由于基础完全支承在性能良好的岩体内，所以在计算模型中可认为墩身在底部固接在一个刚性基础上。每个施工阶段都计入相应需安装和拆除的施工荷载，在各施工阶段按设计文件给出的施工步骤和要求分别张拉相应施工阶段布置配置的纵向和竖向预应力钢束或者钢筋。

综合考虑短暂状况和持久状况时的各种工况，包括自重、施工荷载、预应力、收缩徐变内力、温度作用、汽车活载和基础沉降等作用，对箱梁施工、施工阶段、使用截面各截面的应力、内力和挠度进行了计算分析，并按《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2018)进行验算。主要结论如下：本桥在活载作用下，中跨跨中最大竖向挠度3.9 cm，跨中最大竖向挠度1.0 cm，均小于规范中“不超过计算跨径1/600”的规定。在《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)规定的设计荷载组合作用下，上部主梁以及下部结构各项指标均满足《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2015)的规定。

4 主墩稳定性计算

本桥主墩设计最大墩高为112 m，为最不利墩，故选用中间主墩进行整体屈曲稳定分析，以欧拉弹性理论为基础，采用Midas Civil建立桥梁各个受力阶段的计算模型。

(1)最大悬臂状态时，结构的稳定分析荷载组合为：组合一：自重+施工荷载+顺桥向风荷载；组合二：自重+施工荷载+横桥向风荷载；组合三：自重+不对称施工荷载(落梁)+顺桥向风荷载(失稳模态如图1所示)。三种组合下稳定性系数分别为：16.05、16.02和16.6。

图1 施工稳定性 图2 成桥稳定性

由以上失稳模态可以看出，在最大悬臂阶段，在对称施工荷载和风荷载作用下，结构均表现为横向弯曲失稳模态；在非对称施工荷载和风荷载作用下表现为弯扭失稳模态。

(2)成桥阶段稳定分析

当连续刚构桥合龙后，经过体系转换，形成高次超静定结构，此时结构受力更加复杂，将整个主桥作为研究对象，采用承台底部与地基固结。成桥阶段稳定分析考虑两种工况，工况一：自重+恒载+顺桥向风荷载，工况二：自重+恒载+横桥向风荷载(失稳模态如图2所示)。两种组合下稳定性系数均为21.7。

对主墩稳定进行计算表明，其稳定性较高，安全可靠。

5 结 语

连续刚构桥梁具有跨越能力大、受力合理、施工技术成熟、养护费用相对低，符合安全、实用、经济、美观的设计原则。这类桥梁具有结构型式简单，梁体线条简明，主墩处无伸缩缝、行车较为平顺、无需转换体系的优点。其结构整体性能好、抗弯和抗扭刚度大，能满足特大跨径桥梁的受力要求。连续刚构桥采用悬臂施工，对施工场地要求相对较低，工艺成熟、安全性较高，是大、中型桥梁建设中非常有竞争力的桥型。

本文通过对主桥进行桥跨方案比选、上部结构设计、受力计算及全桥稳定性计算，重点阐述了高墩大跨连续刚构的受力特性及相应的设计方法，为类似桥梁的设计提供参考。