厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔设计

厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔设计 桥梁建设年第卷第期总第期 . ..,., 文章编号:??? 厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔设计 田文民,王江波,冯云成,牟宗军 中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西西安 摘要:厦漳跨海大桥南汉主桥为主跨 的双塔结合梁斜拉桥。对形、钻石形、菱形 和宝瓶形等塔形进行比选,最终确定该桥桥塔采用改进的形钢筋混凝土桥塔上塔柱竖直,中塔 的 柱倾斜,下塔柱外侧面竖直、内侧面倾斜。桥塔塔柱采用矩形空心截面,在塔底设置高. 实体段;钢锚粱采用开口箱形截面;塔柱横梁为全预应力混凝土结构,箱形截面;承台采用哑铃形截 面;桥塔基础采用钻孔灌注桩群桩基础。为检验桥塔受力,对裸塔和全桥进行整体计算,并采用 和分析桥塔关键部位局部受力。分析结果表明,桥塔各部位受力均满足规范 要 求,并有一定的安全储备。 关键词:斜拉桥;桥塔;钢筋混凝土结构;钢锚梁;结构设计;受力分析;防腐设 计;有限元法 文献标志码: 中图分类号:. ?, ?, ?, .,.,’ ,? :? ? . ? , ?, , ? , . 。. , .., . ,. . ; ; :? ;;; ; ; 工程概况 的双塔结合梁斜拉桥,位于九龙江人海口处海门岛和海平渡口之 间的南汊海域,起、终点分别与 厦漳跨海大桥南汊主桥?为 收穰日期:?? .。研究方向:桥梁结构勘测、设计。 作者简介:田文民,工程师,: 万方数据 桥梁建设 南汊北、南引桥相接。桥位处海域水面宽度约 桥塔。 ,水深.~. 。大桥平面位于直线段上,纵 进一步对比形、形桥塔,对种桥塔受 断面位于半径 、两侧坡度.%的竖曲 力性能包括裸塔静力、上部结构施工过程中桥塔受 线内。 力、成桥运营后在各种荷载基本组合或偶然组合作 该桥上部结构采用双工字形钢主梁和预制混凝 用下桥塔受力等进行详细的计算分析。根据分析 土桥面板,二者之间通过剪力钉连接。桥塔采用 结果,在地震力作用下,形塔下横梁拐角处受力 形钢筋混凝土桥塔。斜拉索采用平行钢丝拉索,平 大,且其下塔柱向下收敛,视觉效果相对较差; 行索面,梁上标准索距为. 。该桥采用纵向半 形塔抗震性能相对较差,需要 较大的上横梁尺寸,与 飘浮体系,顺桥向在桥塔下横梁和梁体间设置纵向 塔柱尺寸差异过大,不协 调。综合以上因素,该桥最 粘滞式液压阻尼器,横桥向在桥塔内侧设置横向抗 终采用改进的形桥塔图, 桥塔上塔柱竖直,横 风支座。 桥向中心距与主梁中心距相等,均为 ;中塔柱 倾斜;为减小桥塔承台距离,下塔柱外侧竖直,通过 桥塔 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比选 内侧逐渐加宽的方式满足下塔柱受力要求。 该桥桥面相对较宽主梁、斜拉索锚固区及导流 板总宽达 ,且桥位处的地震效应和风荷载效 桥塔结构设计 . 应较大,出于对结构安全的考虑,单索面桥塔不纳入 塔柱 比选方案。桥塔设计时重点对形、钻石形、 桥塔上塔柱上横梁中心线至塔顶高度为. 菱形和宝瓶形等几种塔形进行分析比较图。 ,横桥向及顺桥向均竖直;中塔柱下横梁中心线 钻石形、菱形桥塔,受行车净空和视觉效果限 至上横梁中心线的高度为. ,横桥向中心线 制,需要的桥塔高度较高,桥面以上塔高最小要达到 倾斜,斜率为:.,顺桥向 侧面的斜率为 ,该桥主跨跨径仅为 ,桥塔高度和主跨 :.;下塔柱承台顶至下横梁中心线高度 跨径相对不协调,且不经济。宝瓶形桥塔采用曲线 为. ,横桥向外侧面竖直、内侧面的斜率 线形,造型较美观,但构造繁琐、受力复杂、施工难度 为:.,顺桥向侧面的斜率为:.。 大,且需设置道横梁以满足结构横桥向的抗震、抗 塔柱采用矩形空心截面,在四角设置半径为. 风需要。形桥塔塔柱竖直向上伸展,雄伟高耸、 的圆倒角,见图。上、中、下塔柱顺桥向壁厚分 简洁大方;行车视野开阔,造型厚实稳重,与主桥跨 别为.,.,. ;横桥向壁厚分别为.,., . 径、主梁梁高等比例协调,景观效果好;另外,施工方 。在塔底设置高. 的实体段。 便,造价经济。经比选,该桥最终确定采用形 为保证桥塔上塔柱钢锚梁长期处于干燥空气 形 钻石形 菱形 宝瓶形 图桥塔方案示意. 万方数据 厦漳跨海大桥南汉主桥桥塔设计 田文民,王江波,冯云成,牟宗军 独立的干燥风循环系统,形成每个区域内的空气循环。因上塔柱空间较小, 除湿机安装在桥塔上横梁 匾 幽 卜 / 内。桥塔中塔柱及下塔柱设置通气孔及泄水孔。为 \ 方便桥梁施工及运营养护人员从桥面进入塔柱,在 躲 ? 塔柱和桥面相交处上方设置一人洞,洞门采用成品 琵; ,?、 防渗水气密性门。 /、 /‘‘\.斜拉索锚固区 ‘。??’。’’’?。。~ 一 一 髦 挚 霾 、 采用钢锚梁平衡中跨和边跨斜拉索之间的水平 分力、降低斜拉索水平分力引起的桥塔箱形截面的 桥 拉应力。钢锚梁由锚垫板、承压板、主板、横隔 旧 ? 塔 庭 塞 吲 由 ? 板、连接板及加劲肋等构件组成。钢锚梁采用开口 一 心 线 箱形截面,截面尺寸为 高 宽, 逢 一 一 腹板厚度为 ,顶板厚度为 。钢锚梁端 一 虱 卜 曩韪 一 部支承在钢牛腿上,钢牛腿采用剪力钉与塔柱内壁 连接。钢锚梁及钢牛腿采用钢材。为保证 旧 卜 卜 斜拉索锚固区塔柱截面在换索等极限状态下的承载 萎 量。上。 能力,在斜拉索锚固区还配置了一定数量的预应力『 ; . 封底混 筋。预应力筋采用“”形布置的精轧螺纹钢筋 肆喜 凝土 。 .斛 爿州 上。 .桥塔横梁 位:‰ 塔柱上横梁及下横梁为全预应力混凝土结构, 图桥塔构造 . 箱形截面。上横梁外轮廓尺寸为. 高. 宽,箱体壁厚均为. ;下横梁外轮廓尺寸为 。 . 中,在上塔柱区域内安装除湿系统。为保证该区域 高 宽,箱体壁厚均为. 。 上 内相对湿度水平,达到钢锚梁长期防腐的目的,上塔 横梁共布置了束声?预 应力钢绞线束,下横 柱相对湿度应控制在%以下。每个上塔柱作为 梁共布置了束??预应力钢绞 线束。为方 个区域共个,每个区域设置台处理风量为 便塔柱混凝土 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 制作及预应力 钢束封锚,所有预/功耗 / 的除湿机,组成个 应力钢束均采用深埋锚 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 。为满 足塔柱与横梁间 ? .器? ? 塑望 .塑..卜 .卜鲤. 塑婴 .单位: 图塔柱截面 . 万方数据 桥梁建设 内力传递的要求,横梁长度方向的钢筋锚固于塔柱 况:恒载风荷载;工况主 梁最大双悬臂工况: 恒载风荷载主梁不对称安装;工况正常运营 内、预应力钢绞线锚固于和横梁对应的塔柱外侧。 工况:恒载汽车荷载温度荷载基础变位荷载 .塔冠 塔冠截面的外轮廓尺寸与上塔柱相同,壁厚. 波浪力十风荷载;工况大风荷 载工况:恒载 ,在塔冠以下设 汽车荷载温度荷载基础变位荷载波浪力极 ,外侧壁高. 、内侧壁高. 置道厚. 的横隔板,为方便排水,其表面设置 限风荷载;工况偶然荷载工况: 恒载地震荷 %的横坡。横隔板上设置人洞方便施工人员及机 载邓;工况偶然荷载工况: 恒载船撞荷载。根 械进出。 据计算结果,工况中地震荷载参与组合的偶 然荷载控制设计,该工况下桥塔各控制截面地震内 .桥塔基础 力见表。 桥塔基础采用群桩基础。承台采用哑铃形截面 由塔柱底承台和承台之间的系梁组成,截面尺寸 表 工况中地震荷载下桥塔控制截面内力 ×。 为。 ,厚度为 ,系梁宽 ,与承 . 台同高。承台和系梁均设置厚 的封底混凝土。 纵向竖向地震波时的内力 横向竖向地震波时的内力 承台和系梁采用海工混凝土,封底采用海 控制 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 截面 工混凝土。群桩基础采用钻孔灌注桩,每个桥塔下共有根基桩桥塔每个塔柱 下分别布置根变 截面钻孔桩,间距. ;系梁下布置根变截面钻 孔桩。桩径在桩顶下一定范围厦门侧 ,漳州 。所 侧 内为. ,进入基岩后变化到. 由表可知:桥塔最大内力出现在塔底顺桥向 有基桩均为嵌岩桩,厦门侧桩长 ,漳州侧桩长 边缘处。根据计算结果进行配筋设计,塔柱竖向配 .。受地震力控制,基桩在桩径为. 的范围 置直径为 的柬筋,根组成束,按间距 内设置永久钢护筒参与受力。钢护筒采用壁厚为 布置局部有调整;采用直径 为 的钢筋 的钢材制作。 作为箍筋,按间距 布置,在塔底及近横梁处间 距加密至 ,考虑到斜拉索锚固区的复杂受力 结构分析 状态,上塔柱箍筋采用直径为 的钢筋,按间 . 整体计算 距 布置。 桥塔是由塔柱、横梁构成的空间框架结构,须承 .局部分析 受自重、由斜拉索传递来的永久荷载与活荷载、风荷 钢锚梁是桥塔上塔柱 的主要受力构件。取索力 载、温度荷载、船舶撞击力、地震荷载、施工荷载等作 最大的号索边跨侧 和中跨侧的倾角分别为 . 用。该桥除汽车荷载、温度荷载外其他可变作用或 。和. . 。,最大索力分别为 . 偶然作用主要有:?风荷载。设计风速为桥位区离 和 对应的钢锚梁作为研究对象。 平均海平面 高度处,频率/的 平 采用空间有限元程序建立该钢锚梁及相应 均最大风速一. /。?波浪力。按 钢牛腿有限元模型图,验算其受力。不考虑预埋 年一遇水位加上年一遇,%波浪作用进行设 钢板以及加劲钢板与混凝土的粘结力,剪力钉只参与 计。?地震荷载。概率水平年超越概率 抗剪,不参与受拉。在最大索力作用下钢锚梁的等效 %、概率水平年超越概率%地震动峰 应力见图,由图可知:钢锚梁及相应钢牛腿受力均 值加速度分别为 、 。?船舶撞击作 满足规范要求;钢锚梁端部组件较多,在巨大的斜拉 用。桥塔船撞船型为 吨级,桥塔主墩设防船 索索力作用下,各组件受力复杂;钢锚梁端部、圆弧过 。 撞力应不小于. 渡位置、端部加劲肋以及钢牛腿都有不同程度的应力 为验算桥塔整体受力,分别对裸塔和全桥进行 集中现象。钢锚梁梁端位移随索力的变化情况见图 整体计算。裸塔计算时,按其施工过程进行模拟,并 ,由图可知:在索力达到 之前索力~ 进行风荷载加载。全桥计算时,按主梁施工过程模 钢锚梁梁端位移曲线近似 为直线,局部应力集中引 拟,成桥后对所有可能的荷载组合逐一进行加载。 起的屈服范围较小,结构 处于弹性工作阶段。 种计算过程共考虑种荷载工况,工况裸塔工 另外,桥塔塔柱、横梁、承台系 梁按框架结构采 万方数据厦漳跨海大桥南汉主桥桥塔设计 田文民,王江波,冯云成,牟宗军 凝土。根据桥塔所处的环境和使用部位,分别采用 不同强度等级的混凝土和保护层厚度,见表。 表桥塔混凝土强度等级和保护层厚度 .图钢锚梁及相应钢牛腿有限元模型 . 电化学防护系统阴极防护。采用外加电 流阴极防护系统对桥塔的浪溅区塔身、承台和基桩 里的钢筋提供腐蚀防护,防护范围为桥塔标高 .~. 范围内。 钢锚梁防腐。钢锚梁及钢牛腿采用表面涂 ;: ?囹口口圈口口口叭 吐 装和上塔柱内除湿的方法进行防腐。钢牛腿与混凝 图最大索力作用下钢锚梁的等效应力 土接触面不进行涂装,但在运输及存放过程中需采. 取措施防止该处钢板表面及剪力钉锈蚀。为保证上 塔柱内部的除湿效果,斜拉索和套筒之间应采用发 泡材料填密实。为保证腹板内侧、焊缝、边角及难于 喷涂到的部位等处的漆膜厚度,应根据钢板的焊接 顺序,适时将这些部位先行涂装。钢锚梁及钢牛腿 现场焊接区域在焊接施工完毕后应补涂防腐涂层。 结 语 厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔施工顺利,南、北桥 塔分别于年月、月封顶。整个项目于 年月日正式通车运营,运营情况良好。 南汉主桥桥塔技术先进、安全可靠、经济适用,其设 计成果可为类似桥梁建设提供借鉴与参考。 图钢锚梁梁端位移随索力的变化情况 . 参考文献: 用空间杆系程序进行局部受力分析;斜拉 中交第一公路勘察设计研究院有限公司.厦漳跨海大 索锚固区采用空间有限元程序进行局 桥工程施工图设计南汉主桥.西安:. 部受力分析。分析结果表明,桥塔各部位受力均满 .,.? 足规范要求,并有一定的安全储备。? ? ? .’:. 防腐设计 混凝土强度及保护层厚度。该桥处于海滨 刘士林.斜拉桥设计.北京:人民交通出版社, 环境和海水环境,耐久性?要求高,为达到设计基 .准期年的要求,其混凝土均采用高性能海工混 ?. ? . 万方数据