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              新增国道207孟州黄河公路大桥设计
              2019-07-29 来源:论文网

                1 孟州黄河公路大桥概述

                孟州黄河公路大桥是南北纵线乌兰浩特-海安的重要组成部分,国道编号G207。该项目的建设,不仅可以完善河南省公路网,开辟焦作及孟州方向至郑州、洛阳以及豫中南地区的快捷通道,强化中原地区的交通枢纽地位,而且对于加快周边公路网建设,改善区域行车运输状况,促进黄河两岸地区的经济协作发展,加快中原经济区战略实施等都将起到巨大的推动作用。

                大桥跨越黄河处位于温孟滩河段,属于小浪底~花园口河段,在西霞院大坝下游。左岸跨越位置位于开仪工程和化工工程之间,属焦作市孟州河务局管辖,右岸跨越赵沟控导工程,属郑州市巩义河务局管辖。桥位所在河段右岸为邙山,左岸为温孟滩移民安置区,该河段属典型的游荡型河道,其特点是河道宽浅,河心多沙洲,水流较散乱,沙洲移动迅速,河床断面变化大,主流位置迁徙不定,摆动频繁。近年来,随着黄河治理力度加大,加上温孟滩移民安置区附近河道工程的建设,使得桥位附近河段原来摆动频繁的主流位置变得相对稳定。河道与滩区以移民防护堤为界,移民防护堤以北至黄河大堤为移民滩区,宽约4 900m,移民防护堤以南至赵沟工程为主河道,宽约2 400m。移民防护堤于1995年11月开始修建,1997年6月建成。本项目黄河特大桥设计洪水流量、设计洪水位均按与西霞院大坝最大泄量所对应的洪水流量、洪水位考虑。

                2 主要技术指标

                本项目采用双向六车道一级公路标准,桥梁横断面为上下行分离式,采用的主要技术指标如下。设计荷载:公路-I级;设计速度:80km/h;桥梁总宽2×16m,桥梁净宽2×15m;上下行桥梁内侧防撞护栏之间有0.5m间隙;桥面横坡:2%;设计洪水频率:1/300;桥下通航等级:Ⅳ(3)级,最高通航水位114.43m(1985国家高程基准);地震基本烈度:Ⅶ度。

                3 桥跨总体布置及结构设计

                3.1 桥型方案及桥跨布置

                黄河桥由移民堤外引桥、跨移民防护堤桥、北引桥、主桥、南引桥组成。其中,移民堤外引桥:孔跨布置为10孔30m,結构型式采用装配式预应力混凝土T梁;跨移民防护堤桥:跨径布置为50m+80m+50m,结构型式采用预应力混凝土变截面连续梁;北引桥:孔跨布置为15孔50m,结构型式波形钢腹板组合梁;主桥:孔跨布置为19孔80m,结构型式采用钢混组合梁桥;南引桥:孔跨布置为5孔50m,结构型式与50m跨北引桥相同。

                3.2 主桥设计

                主桥布置为(6×80+6×80+7×80)m钢筋混凝土组合梁桥,长1 520m,桥梁总宽2×16m,桥梁净宽2×15m;上下行桥梁内侧防撞护栏之间有0.5m间隙。黄河特大桥单幅桥宽为16m,截面型采用单箱单室。

                主桥上部采用等高钢筋混凝土组合梁,等跨布置,箱梁梁高4m,混凝土顶板宽16m,槽形钢箱底板宽6.6m。孟州黄河公路大桥主桥效果图见图1。

                3.2.1 槽形钢箱梁。槽形钢箱梁梁高3.72m,断面采用开口槽形,由顶板、腹板、底板、横梁组成,腹板与底板均设置纵、横向加劲肋。顶板板厚20~65mm,宽1.2m;腹板板厚16~35mm,内、外侧腹板斜率分别为2.401和2.07;两道腹板顶部横向间距为10m,底板横向间距6.5m;底板板厚14~30mm,宽6.6m。

                腹板水平加劲肋采用板式加劲肋,纵向间断布置,腹板竖向加劲肋采用T形加劲肋,仅在支点附近布置;底板纵向加劲肋采用板式加劲肋,通过设置过焊孔穿越空腹式横梁,纵向连续布置。 钢梁横梁有空腹式横梁和实腹式横梁两种,除支点处采用实腹式横梁外,其余位置均采用空腹式横梁。空腹式横梁标准间距4m,由腹板、底板横向加劲肋、顶板横梁、型钢撑杆组成。

                槽形钢梁分节段预制,预制节段长度有4.8、8m和10m三种类型。跨中标准节段长度为8m,边支座处节段长度为4.8m,中支座处节段长度为10m,全桥共计386个节段。

                中墩墩顶左右各13m范围顶板采用Q420qD钢材,空腹式横梁的型钢撑杆采用Q345D钢材,其余部位均采用Q345qD钢材。

                3.2.2 桥面板。在全长范围内,设置28cm等厚桥面板,材料为C50混凝土,板面板采用分块预制并存板6个月以上,最后再吊装并现浇纵、横向湿接缝,湿接缝采用C50微膨胀纤维混凝土。横桥向设置3块,两侧边板宽度250.5cm,中板宽度895cm。位于平曲线上的桥面板根据曲线半径进行相应调整。

                混凝土桥面板纵、横向均为普通钢筋混凝土体系,墩顶段为了控制裂缝开展采用较高的配筋率;正负弯矩交汇段以及跨中正弯矩区段采用相对较低的配筋率。

                3.2.3 剪力连接件。混凝土桥面板与钢梁之间通过布置于钢梁顶板的圆柱头焊钉连接,焊钉规格为Φ22×200mm,纵梁纵桥向标准间距280mm,横梁顶横梁桥向标准间距260mm。

                3.2.4 墩顶段底板混凝土。为了减小支点钢梁底板厚度,在支点两侧各12mm范围内采用钢梁底板与混凝土的双结合方案,即通过在钢梁底板上浇注混凝土,协助钢梁底板共同承担荷载作用。底板混凝土采用C50混凝土,厚0.35~0.55m。钢梁底板纵向加劲肋开孔,并在孔内设置横向钢筋,采用开孔板连接件及焊钉连接件结合的方式以保证混凝土与钢梁底板间的连接性能。

                3.2.5 下部结构与基础。下部结构采用箱型墩,主墩截面尺寸3.0m×6.0m,壁厚0.7m,主桥与50m跨引桥连接墩桥墩截面尺寸3.0m×9.0m,壁厚0.7m,四周设30cm×60cm倒角。

                基础采用承台群桩钻孔灌注桩,主墩承台尺寸为7.8m×12.4m(纵桥向尺寸×横桥向尺寸),厚3.5m,每个主墩下设6根(纵桥向2排、横桥向3排)直径为1.8m的钻孔灌注桩。连接墩承台尺寸为7.8m×12.4m(纵桥向尺寸×横桥向尺寸),厚3.5m,每个主墩下设6根(纵桥向2排、横桥向3排)直径为1.8m的钻孔灌注桩。墩身采用C40混凝土,承台采用C35混凝土、基桩采用C30混凝土。

                3.3 跨移民防护堤桥设计

                桥跨布置为(50+80+50)m预应力混凝土变截面连续箱梁,边跨与中跨的比例为0.625,全长180m,桥宽2×16m,采用上、下行分离式断面。

                主梁采用单箱单室箱型断面,箱梁顶宽16m,底宽8m,悬臂长4m,箱梁顶板设置2%单向横坡。墩顶根部梁高5m,跨中梁高2.5m,底板厚0.32~0.8m,梁高和底板均按1.8次抛物线变化,腹板厚0.6~0.8m,悬臂板端部厚0.2m,根部厚0.8m。在支点处均设置横梁,中支点横梁厚3m,边支点横梁厚2m,中跨跨中设两道横隔板,横隔板厚0.4m。

                箱梁采用纵、横、竖三向预应力混凝土体系,纵向按全预应力结构设计,纵向、横向预应力采用高强度低松弛预应力钢绞线,竖向预应力采用预应力高强螺纹钢筋。主梁采用C55混凝土。

                下部结构采用箱型墩,主墩截面尺寸4.0m×8.5m,纵向壁厚0.8m,横向壁厚1.0m,连接墩截面尺寸3.0m×8.5m,壁厚0.7m。

                基础采用承台群桩钻孔灌注桩,主墩采用左右幅分离式承台,承台尺寸为14.0m×14.0m,厚4.0m,每个主墩下设9根直径为2m的钻孔灌注桩,连接墩承台尺寸为14.0m×8.8m,厚3.5m,每个连接墩下设6根直径为2m的钻孔灌注,墩身采用C40混凝土,承台采用C35混凝土、基桩采用C30混凝土。

                3.4 引桥设计

                引桥有两种跨径:50米跨引桥、30米跨引桥。50m跨径的引桥采用装配式波形钢腹板组合梁,截面型采用三箱单室,顶板设置道宽度为53cm的濕接缝。采用先工厂预制波形钢腹板组合箱梁,然后进行吊装、现浇桥面板湿接缝及横隔板,最后张拉中墩墩顶负弯矩束,取消了体外束的设置。30m跨径引桥采用装配式预应力混凝土T梁方案。

                4 结语

                新增国道207孟州黄河公路大桥是国道207跨越黄河的控制性工程,于2017年10月开工,计划2020年建成通车。

                参考文献:

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                [2]张秋祥. 黄河大桥大跨波形钢腹板PC连续梁桥合龙施工技术[J]. 铁道建筑技术, 2014(5):10-13.

                [3]卫俊, 王碧波. 济南建邦黄河大桥主桥设计[J]. 珠江水运,2015(8):88-91.

                [4]郑存笔. 焦作至济源至洛阳城际铁路黄河特大桥方案研究[J]. 铁道勘察,2016(5):95-97.

                [5]牛东强. 某黄河大桥基础方案设计及比选[J]. 山西交通科技, 2017(05):46-49.

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