景观桥梁结构设计分析

李 杨 徐 琳

（1.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230000；2.广州金良工程咨询有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230000）

1 概述

该工程实例位于庐江县伍乔路，始于乐桥路，沿规划轴线往东北方向延伸，依次经过金汤路、洋河路、城西大道、狮子山路，终于学府路，道路全长2.48Km，道路等级为城市支路，红线宽度24m，设计速度40Km/h。

道路位于庐江县移湖公园核心区域，与城市景观水体毗邻，沿线分布大量住宅区，人流量较大，根据《庐江县城2015年-2030年的总体规划》及《移湖水库工程水环境综合治理工程》，道路在桩号K0+063.500处跨越苏家河，设置中桥一座。

2 结构设计要点

2.1 主要构造

桥位处河道底宽10米，上口处宽43米，道路中心线垂直水流方向，该处洪水位设计为五十年一遇的17.234米。河道两侧设置2.0m人行步道，坡顶设置6.0m宽堤顶道路，岸坡采用植草防护。

该桥梁为1-27.0m的拱腹梁桥，桥梁上部采用的是变截面箱型拱结构，跨中位置梁高1.3m，根部位置上梁高2.2m，梁底设计成圆弧形变化，主梁则设计成现浇预应力混凝土箱梁；下部设计成轻型台结构，摩擦桩基础采用承台接直径1.2米的桩基。

该桥以“月”为创作意象，立面犹如一弯月牙置于水面之上，明月倒影苏河水面，游人漫步桥下，犹如置身梦境，美轮美奂，栏杆采用“月牙”雕刻的石栏杆，拱桥表面设置人文浮雕，如“顾曲周郎”、“赤壁之战”，展现庐江浑厚的人文景观，整体造型优雅大气，与周围景观融为一体。

2.2 主要结构分析

桥梁按照A类预应力构件计算，采用《桥梁博士》有限元软件进行结构分析，探讨桥梁在各种荷载作用下的应力、内力及位移，在满足规范的要求下，求得理想的钢束线型及配筋设计。

3 上部结构计算

3.1 持久状况承载力极限状态

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第5.1.2条的规定，桥梁构件的承载能力极限状态计算应满足：γ0S≤R

1）正截面承载力

最大弯矩及其对应的抗力图

跨中最大弯矩为95885.8KN.m，小于 承 载力117643.2KN.m，设计满足规范要求。

2）斜截面承载力

最大剪力及其对应的抗力图

支座处剪力最大值为14897.9KN，小于承载力20246.2KN，设计满足规范要求。

3）频遇组合下正截面抗裂验算，正截面顶缘最小压应力2.24MPa，底缘最小压应力0MPa，无拉应力，设计满足规范要求。

4）准永久组合下正截面抗裂验算，正截面顶缘最小压应力3.82MPa，底缘最小压应力1.56MPa，无拉应力，设计满足规范要求。

5）斜截面抗裂性能验算

按上文所提设计规范（JTG3362-2018）当中的第6.3.1条下面的第2款给出的规定，斜截面上的抗裂性能，对应着混凝土构件斜截面上的主拉应力，验算期间必须满足以下要求：

①全预应力混凝土构件

预制构件σtp≤0.6ftk

现场浇筑（包括预制拼装）构件σtp≤0.4ftk

②A类和B类预应力混凝土构件

预制构件σtp≤0.7ftk

现场浇筑（包括预制拼装）构件σtp≤0.5ftk

斜截面顶缘拉应力在频遇组合条件下的最不利值是：-1.28兆帕≤-1.32兆帕，说明其合乎规范要求。

斜截面最大拉应力-0.50MPa，小于容许值-1.32MPa，设计满足规范要求。

6）验算构件挠度，按上文所提设计规范（JTG3362-2018）当中的第6.5.3条给出的规定，在使用阶段对受弯构件的挠度进行验算时，应考虑由于长期荷载效应而引起的影响。把混凝土构件由于自重带来的长期挠度有效消除后，最大的主梁挠度应该保持在跨径计算值的1/600以内，在主梁自重被有效消除后，其挠度值最大为-9.496mm，满足规范要求。

7）构件的法向应力，按上文所提设计规范（JTG3362-2018）当中的第7.1.5条下面的第1款给出的规定，预应力受弯混凝土构件在使用阶段，其正截面上的压应力最大值，必须满足以下规定：未开裂构件σkc+σpt≤0.5fck 允许开裂构件σcc≤0.5fck

顶缘最大应力 14.67MPa，底缘最大应力4.30MPa，均小于16.20MPa，设计满足规范要求。

8）构件的主应力，按上文所提设计规范（JTG3362-2018）当中的第7.1.6条文给出的规定，预应力混凝土受弯构件在使用阶段中，其构件主压应力必须满足以下规定：σcp≤0.6fck截面最大主压应力8.59MPa，小于19.44MPa，设计满足规范要求。

3.2 短暂状况构件应力计算

按上文所提设计规范（JTG3362-2018）当中的第7.2.8条给出的规定，截面边缘位置上混凝土的法向应力在构件自重还有预应力等多种施工荷载带来的影响下，应符合下列规定：压应力 σcct≤0.70fck’拉应力 σctt≤0.70ftk’

1）验算应力极限

位置施工阶段 顶缘最大 底缘最大 容许值现浇 4.52 0.27 22.68张拉钢束 4.90 5.03 22.68拆除支架 4.22 5.58 22.68二期铺装 6.92 3.99 22.68长期效应6.90 3.98 22.68

通过验算，均满足规范要求。

2）最小应力验算

2.1.1 不同灌水量对啤酒大麦农艺性状及经济系数的影响 不同灌水量水平下甘啤6号的株高、穗长、千粒重、单株生物产量等性状的考种结果如表2所示。灌水量对各农艺性状影响显著。随着灌水量的提高，株高、穗长、穗粒数极显著的增加，在1 500 m3/hm2灌溉水平以上，株高、穗长、穗粒数均较好，其中以3 000 m3/hm2灌溉处理取得最高值；各处理千粒重差异显著，以1 500 m3/hm2和2 250 m3/hm2灌溉水平最高，3 000 m3/hm2灌溉水平次之。经济系数最优的是2 250 m3/hm2和1 500 m3/hm2灌溉水平处理分别高达53.4%，49.1%。

位置施工阶段 顶缘最小 底缘最小 容许值现浇 -0.54 -2.28 -3.05张拉钢束 4.90 5.03 -3.05拆除支架 4.22 5.58 -3.05二期铺装 6.92 3.99 -3.05长期效应6.90 3.98 -3.05

通过验算，均满足规范要求。

4 下部结构计算

假定自承台底起的竖向荷载都落在桩基上，桩基在正常情况下不需验算其抗倾、抗滑能力；在持力层不错的地基中，计算桩基需要把路基填土荷载还有地下水位变动带来的摩擦影响纳入考虑。桥台基桩顶部的最大反力值经计算为2000KN，设计桩长16.5m满足承载力要求。

5 结语

通过该实例的分析，类似单跨变截面拱腹梁桥通过配束能够满足承载力需求，构件应力满足规范要求。

随着经济社会的发展，城市桥梁景观要求越来越高，该类异型桥梁的成功实践，为后续城市景观桥梁设计提供有力借鉴，成功的桥梁设计必须满足城市发展和人们的生活需要。