不等跨连续刚构桥总体设计

1 工程概况

澜沧江特大桥位于国家高速公路网云南省墨江至临沧高速公路，为跨越澜沧江而设。桥址区河道总体较为顺直，两岸近似呈对称宽缓的“U”字型。桥位上游11km处为大朝山电站，下游143km处为糯扎渡电站。桥位处地层为卵石、粉质粘土、碎石，下伏基岩为板岩。主桥立面布置见图1。

2 方案比选

对于本桥而言，控制因素主要为跨越澜沧江。综合考虑地形、地貌及河流情况，确定主跨为180m，为连续刚构桥的适用跨径[1]。桥型确定后，提出两种桥跨方案进行研究。

方案1：标准三跨连续刚构，桥跨布置为（100+180+100）m，过渡墩高75m，边跨现浇段长9m。

方案2：不等跨连续刚构，桥跨布置为（57+140+180+140+57）m，过渡墩高29m，边跨现浇段长6m。

桥位处江水清澈碧绿，两岸植被茂盛，自然风景秀丽；桥梁位于库区，有游船通行；桥梁为全线最大跨径桥梁。基于以上三点原因，在方案选择时我们更为重视景观效果。方案1边跨现浇段施工难度大，且引桥桥墩密集，影响全桥的景观效果。方案2边跨现浇段施工采用落地支架，施工难度小，质量容易保证，且从中跨到次中跨再到引桥，跨径依次渐变，景观效果好。经综合比选，最终采用方案2。

3 主桥设计

3.1 上部结构

主桥由两个100m的小T和两个180m的大T组成对称结构，总长574m。单箱单室断面，箱梁顶宽12.5m，底宽7m，顶板厚度30cm，腹板厚度70～50cm，梁高及底板厚度均按1.6次抛物线变化。大T箱梁根部梁高11m，跨中梁高3.5m，底板厚度130～32cm。小T箱梁根部梁高7m，跨中梁高3.5m，底板厚度80～32cm。悬浇节段长3～4.5m。大T共有22个悬浇节段，最大节段混凝土重220t；小T共有12个悬浇节段，最大节段混凝土重160t。箱梁典型截面见图2。

主要工程数量指标如下：箱梁采用C55混凝土，混凝土用量m3；钢绞线用量1376t，每方混凝土钢绞线用量60kg；钢筋用量3271t，每方混凝土钢筋用量143kg。

3.2 下部结构

如何调整不等跨带来的高低墩之间的刚度差是下部结构设计的难点。

主墩采用钢筋混凝土等截面双薄壁空心墩，墩高108m，设置一道横系梁，单壁平面尺寸为8.5m×3m，由于桥墩横桥向尺寸大于箱梁底宽，在0号块左右侧设75cm厚，6m高的外包混凝土，双肢外到外距离12m，左右幅同号主墩共用一个承台，厚度为5m，下设25根直径2m钻孔灌注桩基础，按摩擦桩设计。

次主墩墩高50m，由于墩高差巨大，为尽量降低次主墩刚度，采用钢筋混凝土等截面双薄壁实心墩，单壁平面尺寸为7m×1.5m，双肢外到外距离8m，左右幅同号主墩共用一个承台，承台厚度为4m，下设15根直径2m钻孔灌注桩基础，按摩擦桩设计。桥墩截面见图3。

3.3 体外预应力

图1 主桥立面布置（单位：m）

图2 箱梁典型截面（单位：cm）

图3 桥墩截面（单位：cm）

鉴于部分已投入使用的连续刚构桥出现跨中下挠过大、箱梁底部横向开裂等病害，而采用体外预应力加固是最为有效的方法之一，“加固效果好工作可靠，可以减少或限制结构的裂缝和其他变形”[2]，故设计时在180m中跨及140m次中跨箱梁内部靠腹板的两侧分别设置四束预备体外钢束的配套构造，钢束型号为Φs15-12型，在零号块横隔板处张拉锚固，以方便将来运营过程中可能需要进行的补强加固。启用备用构造时，应对具体需要的体外钢束数量按实际情况分析确定，但应保证左右侧对称设置体外钢束。当无需完全启用全部预留构造时，应按由边到中的优先顺序使用。180m中跨体外预应力布置示意如图4所示。

4 结构分析

采用有限元软件Midas Civil，对施工阶段和使用阶段进行了计算分析。计算中考虑了结构自重、二期恒载、预应力效应及收缩徐变、汽车荷载及冲击力、支座不均匀沉降、温度效应、风荷载、地震荷载等。按照实际施工流程划分施工阶段，模拟整个施工过程中产生的内力变化，考虑成桥后10年的收缩徐变。按照规范[3][4]生成作用效应组合并进行验算。

4.1 静力计算

4.1.1 主梁应力

正截面抗裂计算结果见表1。截面最大正截面压应力为16.5MPa，小于允许值17.75MPa。截面最大主拉应力为0.80MPa，小于允许值1.096MPa。

4.1.2 主梁挠度

中跨最大活载挠度51.8mm，为跨度的1/3475；次中跨最大活载挠度30.7mm，为跨度的1/4560；边跨最大活载挠度5.5mm，为跨度的1/。

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