国内首创超长多跨连续高架桥——集团交通设计研究院匠心之作 发布日期:2021-08-12 浏览次数:3125 |
一、项目概况
312国道改扩建工程途径华虹无锡半导体晶圆厂,根据华虹无锡、十一科技、新区住建局、供电基建部以及江苏中设在协调会的研究讨论,华虹地块段 (包括南北两端各200米内)必须全频段减少国道上车辆行驶带来的地面振动,将华虹地块上的振动水平控制在 VC-D(甚至VC-D+)的范围内。据此,从微振控制角度,华虹电路地块前后200m范围内,约900m长度的高架,需采用无伸缩缝结构。
超长多跨混凝土连续高架跨径布置为42.22+3×41.5+12×39+40+65+40+43+42.98m,全长864.98m,标准段桥宽33m,变宽段最大宽度51.87m,标准梁高2.5m,下部采用双柱式桥墩,立柱尺寸为2.4×2.4m,横向间距为10.4m,基础采用12根D1.5m 的钻孔灌注桩。
二、最优结构体系的选择
312国道超长多跨连续高架桥,根据上下部结构不同连接方式,我们研究比对了以下几种体系的受力情况:
连续体系(基准设计):中间墩布置固定支座,其他均为活动支座。
连续刚构体系:全桥上部结构和桥墩刚接。
连续半刚构体系:全桥上部结构和桥墩半刚接。
多墩固定体系:3号、7号、11号、15号墩布置固定支座,其他均为活动支座连接。
不同体系结构受力对比如下:
整体升降温下不同结构体系弯矩对比
汽车荷载下不同结构体系弯矩对比
整体升降温、汽车荷载下不同结构体系主梁轴力对比如下图所示。
不同结构体系主梁轴力对比
整体升降温、汽车荷载下不同结构体系支反力对比如下图所示。
不同结构体系支反力对比
从不同荷载工况对不同体系的主要荷载效应的分析和比对,可以发现,连续梁桥体系作为基准设计,由于具有相对最少的体系约束,在整体升降温作用下,结构内的弯矩、轴力以及支反力等都有最好的表现。
三、创新合理的施工方案
从工程建设来看,超长高架建设的难点主要在于要解决施工阶段温差效应产生的位移对长联混凝土梁桥的施工影响,现有传统的施工方法,如悬臂浇筑、逐孔浇筑、顶推等,从施工工期、施工费用、施工条件等方面分析,都不太适用本项目,为此提出一种新的适用于中小跨长联连续梁桥施工方案,即“分段现浇+劲性骨架合龙”方式。
具体施工过程简单表述为:3-5跨设置一个施工缝,首跨和尾跨分别伸出一个长悬臂和一个短悬臂,分段桥梁采用整体浇筑施工,形成一个独立的连续单元。多个连续单元通过劲性骨架合龙,实现长联混凝土梁桥的架设。
通过对施工阶段的模拟分析,表明施工阶段结构应力状态满足规范要求。
施工示意图
第一阶段主梁上缘应力图(MPa)
第一阶段主梁下缘应力图(MPa)
四、高架抗震性能的研究
设计方案拟采用速度限定型双曲面减隔震支座与固定及滑动摩擦摆式支座组合使用的约束方案。非固定墩(框架墩)上设有一个速度限定型双曲面减隔震支座和一个双向滑动支座,固定墩上设有一个固定摩擦摆支座和一个单向滑动摩擦摆支座,独柱墩仅设一个双向滑动支座。
主桥结构抗震性能分析采用离散结构有限单元法。主梁、桥墩等结构均离散为空间梁单元。基础在动力特性分析时按固结考虑,在抗震分析时按六自由度土弹簧考虑。
轮廓视图 单元视图 单元视图
有限元计算模型
根据模型中计算内力,对墩柱、桩基截面配筋进行验算,验算结果表明,墩柱及桩基关键截面在地震作用下满足预期抗震性能要求。
桩截面纤维模型 墩柱截面纤维模型