浅谈单跨门式刚构桥设计

王佳

（合肥市规划设计研究院，安徽 合肥 230041）

浅谈单跨门式刚构桥设计

王佳

（合肥市规划设计研究院，安徽 合肥 230041）

以实际工程为例，介绍单跨门式刚构桥设计，并利用有限元软件对该桥承载能力及裂缝进行验算，同时对桥梁施工方案进行介绍。

门式刚构桥；承载能力；裂缝；施工方案

0 引言

单孔门式刚构桥由于桥台与主梁采用刚性连接，可以减小主梁跨中弯矩，但也导致桥台承受弯矩，最大跨径一般在40 m左右，当跨径较小时采用普通钢筋混凝土结构[1]。在桥梁跨度不大，而景观要求较高的地方可以采用该种桥型。

1 工程概况

该桥位于合肥市滨湖新区井冈山路，桥梁跨越徐河规划河道。徐河是滨湖新区重要的生态景观水体，周围为高端商业中心，因此对桥梁外观有较高要求。

根据相关规划，徐河河道边坡采用直立式挡墙，两边设绿化带及游步道，河道标准宽度20 m，设计河底高程为7.974～8.004 m，常水位为12.0 m。该桥设计时需要考虑的两个控制条件：其一，桥梁断面需与河道断面完全一致，桥梁设计时桥台也应采用直立式，不能设置锥坡；其二，该桥位于井冈山路与南宁路交口附近，南宁路为已建成道路，受桥面高程及徐河设计洪水位限制，桥梁梁高应尽量降低，且为防止支座浸泡，该桥应采用无支座结构形式。考虑到桥梁景观和结构构造的需要，确定采用单跨20 m跨径钢筋混凝土门式刚构桥。门式刚构具有简洁美观、跨越性好、结构新颖大方等特点[2]。

2 技术标准

（1）设计荷载：汽车为城-B；人群荷载为5.0 kN/m2。

（2）地震烈度：地震动峰值加速度系数为0.1g（地震基本烈度为Ⅶ度）。

（3）设计行车速度：40 km/h。

3 场地工程地质、水文地质条件

桥址处第四纪地貌形态属江淮丘陵地貌单元，场地现状为一湖泊，水深约2～2.5 m，湖底高程为8.42～8.92 m（吴淞高程系）。

桥址处地基土构成层自上而下为：（1）层淤泥，层厚0.5～0.8 m；（2）层粉质黏土（黏土），层厚3.2～3.5 m；（3）层黏土（粉质黏土），层厚29.9～30.8 m；（4）层粉质黏土（黏土）夹粉土（残积风化），该层未揭穿，层厚大于5 m。建筑场地类别为Ⅱ类，属于可进行建设的一般场地，场地内各地基岩土层变化不大，属均匀地基。

4 桥梁结构总体设计

该桥采用单跨20 m普通钢筋混凝土门式刚构，为正交桥梁，全桥宽度36 m，采用双幅布置，单幅宽度为17.99 m，两幅之间设2 cm缝。

主梁采用变截面形式，其中跨中高度为1 m，根部高度为1.8 m；主梁悬臂长度为3 m，悬臂端部厚度为0.2 m，悬臂根部厚度为0.65 m，悬臂与门式刚构桥台相交处断开，采用4 cm伸缩缝处理；门式刚构桥台厚度1.6 m，高度约6.93～7.2 m，桥面横坡通过侧墙高度变化实现。门式刚构梁按普通钢筋混凝土构件设计，裂缝控制值为0.16 mm。

0号桥台及1号桥台采用承台接桩基的结构形式，基础采用单排直径1.5 m钻孔灌注桩基础，承台厚1.5 m，桥台承台尺寸为2.5 m（宽）×1.5 m（高）。

河道断面，桥梁立面、断面见图1～图3。

图1 徐河河道断面图（单位：m）

图2 桥梁立面图(单位：cm)

图3 桥梁半断面图(单位：cm)

5 计算模型

该桥计算利用Midas civil软件，全桥采用平面杆系单元，共145个节点，134个单元，其中主梁采用梁单元，桥台台身及桩基采取柱单元，主梁与桥台相接处采取刚接，桩基单元水平支撑刚度按土弹簧模型进行计算。模型见图4。

图4 桥梁计算模型

6 部分结果验算

6.1 主梁正截面抗弯验算

由模型计算结果得知，使用阶段主梁最大及最小弯矩值均小于相应抗力值。图5为主梁弯矩验算图。

图5 主梁弯矩验算图

6.2 主梁斜截面抗剪验算

由模型计算结果得知，主梁斜截面抗剪验算也满足要求。图6为主梁抗剪验算图。

图6 主梁抗剪验算图

6.3 主梁及桥台台身裂缝验算

由模型计算结果得知，主梁最大的裂缝宽度为0.154 mm，桥台台身最大的裂缝宽度为0.138 mm，均满足规范及控制值的要求。

7 桥梁施工

该桥主梁采用满堂支架现浇，为防止支架变形导致结构开裂，支架必须采用预压重或其他有效方法消除支架的非弹性变形；桩基采用钻孔灌注桩施工工艺，施工承台时应注意各种预埋构件的正确预埋；由于桥台台身和主梁采用刚接，该处钢筋较密，混凝土浇筑时应注意振捣密实。

8 结语

门式刚构桥简洁美观，在跨径不大的情况下相对于简支梁桥具有造型漂亮，跨中弯矩小，同时能发挥桥台偏心受压的特点[3]，但需要注意的是主梁悬臂需与桥台台身断开，以免主梁悬臂受力导致结构开裂。

门式刚构桥下部结构在采用桩基础时宜采用单排桩，以适用刚构的变形，这也有利于减小主梁与台身刚接处的弯矩，从而减少钢筋用量，节约造价。

[1]范佐银，武维宏，舒春生.门式刚构桥设计[J].山西建筑，2008（20）：333-335．

[2]王吉双.中等跨径门式刚构桥的设计[J].安徽建筑，2009（1）：80-81，102．

[3]上海市政工程设计研究总院.桥梁设计工程师手册[M].北京：人民交通出版社，2007.

[4]JTG D62—2004，公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范[S].

U442

B

1009-7716（2016）05-0095-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.025

2016-01-06

王佳（1985-），男，湖北黄梅人，工学硕士，工程师，从事桥梁设计工作。