论文部分内容阅读
摘 要：厦门机场快速路跨越南港海主桥设计为变截面连续刚构箱梁，针对跨海桥梁的结构受力特点，本文立足桥梁的建设条件，对总体设计和结构要点进行分析，着重探讨了抗震、防撞、耐久性设计等关键技术。
关键词：连续刚构;跨海;设计要点
中圖分类号：U442.5 文献标识码：A
1 项目概况
翔安机场快速路北起沈海高速，往南跨越南港海至大嶝岛后接翔安新机场，全长约17.5 km。项目设南港海特大桥跨越海域，通航净空尺寸为43 m×11 m，最高通航水位4.59 m，通航孔桥墩按排水量300 t船舶防撞标准设计。
2 桥梁设计
南港特大桥设计标准为双向八车道城市快速路，桥长约912 m，桥梁断面宽34.5 m，双幅设计。受机场航空限高影响，通航孔桥采用（35+2×60+35）m预应力混凝土连续刚构;非通航孔桥采用35 m标准跨的现浇预应力连续箱梁。主墩采用矩形实体墩，引桥桥墩采用双柱式变形墩，承台桩基础。项目位于抗震设防烈度Ⅶ度区，设计基本地震加速度为0.15 g，设计地震分组属第二组，桥址处分布淤泥、中砂、粉质粘土、全风化花岗岩、中风化花岗岩，按嵌入岩层高桩承台设计，桩基直径1.8 m。
主桥上部箱梁为单箱双室截面，腹板斜率2：1，单幅梁宽16.55 m，悬臂长度2.5 m。箱梁跨中高度为2.0 m，中支点高3.6 m，梁底按二次抛物线方程变化。上部采用三向预应力体系，挂篮悬臂浇筑法对称施工，共分为6对梁段。为提高横向稳定性，于跨中部位设置0.5 m横隔板。桥梁设计横断面如图1所示。
通过河床专题分析，主墩处冲刷深度约为5.7 m，为了提高桩基的整体受力及抗弯性能，于桩顶设置永久钢护筒，并深入冲刷深度1.5 m～2.0 m。
3 关键技术
3.1 桥梁抗震设计
桥梁抗震采用有限元软件Midas/Civil进行动力分析，地震响应按反应谱理论进行，采用《厦门翔安机场快速路南段（翔安南路至大嶝）南港海场地地震安全性评价》中100年超越概率3%及50年超越概率10%的场地基岩地震反应谱。计算模型简图如图2所示：
尽管桥梁跨度较大，但由于在结构体系中采用了合理的布置，且主梁的纵横向刚度和扭转刚度较高，增强了其竖弯自振频率、扭弯频率比及扭转自振频率，墩柱在地震偶然组合作用下，强度满足要求。成桥状态的振型主要特点见表1。
3.2 桥梁防撞设计
针对南港特大桥的具体特点与要求，项目于6～8号主墩周围设置浮动式HYF-100钢覆复合材料防撞设施，满足大桥主墩的防撞要求。
浮动式HYF-100钢覆复合材料防撞设施高度2 m，厚度1 m，当船舶与防撞系统撞击时，防撞设施系统承担极大的撞击力。可有效避免桥墩局部撞损。桥墩防撞设施简图如图3所示。
钢覆复合材料板外壳与内部填充的复合材料缓冲管相互组合，提高防撞系统的抗剪强度与缓冲能力。较之传统的防撞设施，钢覆复合材料防撞设施抗撞击能力更强，整体性更好，克服了钢材弹性模量大，耐腐蚀性不佳的缺陷。通过结合复合材料与钢材的优势，有效保护船舶和墩柱受撞击后的结构安全。
3.3 桥梁耐久性设计
项目地处温暖带，属海洋性气候，总体方案为全线高架桥，设计基准期为100年。跨海桥梁结构耐久性的主要影响因素是环境中的氯离子及氯盐腐蚀性，通过以下几个层面细化设计：结构设计、混凝土原材料性能、施工质量控制、构件养护和运营维护及其他防腐措施。
（1）混凝土材料采用高性能海工混凝土，并在位于浪溅区的承台和墩身中设计掺入型钢筋阻锈剂。
（2）外露钢结构设计油漆长效防腐体系，针对不同部位特定处理。
（3）对混凝土入模温度和最高温度进行控制。对大体积混凝土采用冷却管进行降温处理。
（4）高桩承台顶设计永久钢护筒，并采取防腐措施。
4 结构施工要点
（1）主桥为挂篮对称悬浇施工，墩顶0、1号块采用在主墩两侧立模现浇，施工前应对托架进行预压，预压重量为1.2倍一期恒载重量+1.0倍施工荷载，稳定浇筑后作为挂篮拼装工作平面。
（2）主桥合拢按先边跨后中跨的顺序进行，解除临时锚固后完成体系转换。合拢以当天气温最低时施工最佳，采用平衡施工法施工合拢段。
（3）主桥桥墩承台属大体积混凝土，为防止混凝土由于温度差引起表面开裂，影响耐久性。宜采用分层浇筑，选用低水化热水泥并掺入一定比例粉煤灰，同时设置冷却管，降低混凝土内的温度。
5 结语
南港海特大桥采用双孔单向通航的连续刚构方案，既能满足通航需求且连续梁方案避免了航空限高影响，从景观造型上似大海游龙，简约大气，很好的解决了工程合理性、经济性、美观性。设计过程中解决了桥梁连续刚构尺寸设计、抗震、防撞及耐久性设计等关键问题，项目已完成交工，可为类似工程提供借鉴。
参考文献：
[1]翟清海.浅谈公路桥梁预应力混凝土连续刚构桥设计探讨[J].商品与质量：学术观察，2013，20（04）：58.
[2]余定军.提高混凝土耐久性措施在近海桥梁施工中的应用[J].公路，2011，56（10）：180-183.
关键词：连续刚构;跨海;设计要点
中圖分类号：U442.5 文献标识码：A
1 项目概况
翔安机场快速路北起沈海高速，往南跨越南港海至大嶝岛后接翔安新机场，全长约17.5 km。项目设南港海特大桥跨越海域，通航净空尺寸为43 m×11 m，最高通航水位4.59 m，通航孔桥墩按排水量300 t船舶防撞标准设计。
2 桥梁设计
南港特大桥设计标准为双向八车道城市快速路，桥长约912 m，桥梁断面宽34.5 m，双幅设计。受机场航空限高影响，通航孔桥采用（35+2×60+35）m预应力混凝土连续刚构;非通航孔桥采用35 m标准跨的现浇预应力连续箱梁。主墩采用矩形实体墩，引桥桥墩采用双柱式变形墩，承台桩基础。项目位于抗震设防烈度Ⅶ度区，设计基本地震加速度为0.15 g，设计地震分组属第二组，桥址处分布淤泥、中砂、粉质粘土、全风化花岗岩、中风化花岗岩，按嵌入岩层高桩承台设计，桩基直径1.8 m。
主桥上部箱梁为单箱双室截面，腹板斜率2：1，单幅梁宽16.55 m，悬臂长度2.5 m。箱梁跨中高度为2.0 m，中支点高3.6 m，梁底按二次抛物线方程变化。上部采用三向预应力体系，挂篮悬臂浇筑法对称施工，共分为6对梁段。为提高横向稳定性，于跨中部位设置0.5 m横隔板。桥梁设计横断面如图1所示。
通过河床专题分析，主墩处冲刷深度约为5.7 m，为了提高桩基的整体受力及抗弯性能，于桩顶设置永久钢护筒，并深入冲刷深度1.5 m～2.0 m。
3 关键技术
3.1 桥梁抗震设计
桥梁抗震采用有限元软件Midas/Civil进行动力分析，地震响应按反应谱理论进行，采用《厦门翔安机场快速路南段（翔安南路至大嶝）南港海场地地震安全性评价》中100年超越概率3%及50年超越概率10%的场地基岩地震反应谱。计算模型简图如图2所示：
尽管桥梁跨度较大，但由于在结构体系中采用了合理的布置，且主梁的纵横向刚度和扭转刚度较高，增强了其竖弯自振频率、扭弯频率比及扭转自振频率，墩柱在地震偶然组合作用下，强度满足要求。成桥状态的振型主要特点见表1。
3.2 桥梁防撞设计
针对南港特大桥的具体特点与要求，项目于6～8号主墩周围设置浮动式HYF-100钢覆复合材料防撞设施，满足大桥主墩的防撞要求。
浮动式HYF-100钢覆复合材料防撞设施高度2 m，厚度1 m，当船舶与防撞系统撞击时，防撞设施系统承担极大的撞击力。可有效避免桥墩局部撞损。桥墩防撞设施简图如图3所示。
钢覆复合材料板外壳与内部填充的复合材料缓冲管相互组合，提高防撞系统的抗剪强度与缓冲能力。较之传统的防撞设施，钢覆复合材料防撞设施抗撞击能力更强，整体性更好，克服了钢材弹性模量大，耐腐蚀性不佳的缺陷。通过结合复合材料与钢材的优势，有效保护船舶和墩柱受撞击后的结构安全。
3.3 桥梁耐久性设计
项目地处温暖带，属海洋性气候，总体方案为全线高架桥，设计基准期为100年。跨海桥梁结构耐久性的主要影响因素是环境中的氯离子及氯盐腐蚀性，通过以下几个层面细化设计：结构设计、混凝土原材料性能、施工质量控制、构件养护和运营维护及其他防腐措施。
（1）混凝土材料采用高性能海工混凝土，并在位于浪溅区的承台和墩身中设计掺入型钢筋阻锈剂。
（2）外露钢结构设计油漆长效防腐体系，针对不同部位特定处理。
（3）对混凝土入模温度和最高温度进行控制。对大体积混凝土采用冷却管进行降温处理。
（4）高桩承台顶设计永久钢护筒，并采取防腐措施。
4 结构施工要点
（1）主桥为挂篮对称悬浇施工，墩顶0、1号块采用在主墩两侧立模现浇，施工前应对托架进行预压，预压重量为1.2倍一期恒载重量+1.0倍施工荷载，稳定浇筑后作为挂篮拼装工作平面。
（2）主桥合拢按先边跨后中跨的顺序进行，解除临时锚固后完成体系转换。合拢以当天气温最低时施工最佳，采用平衡施工法施工合拢段。
（3）主桥桥墩承台属大体积混凝土，为防止混凝土由于温度差引起表面开裂，影响耐久性。宜采用分层浇筑，选用低水化热水泥并掺入一定比例粉煤灰，同时设置冷却管，降低混凝土内的温度。
5 结语
南港海特大桥采用双孔单向通航的连续刚构方案，既能满足通航需求且连续梁方案避免了航空限高影响，从景观造型上似大海游龙，简约大气，很好的解决了工程合理性、经济性、美观性。设计过程中解决了桥梁连续刚构尺寸设计、抗震、防撞及耐久性设计等关键问题，项目已完成交工，可为类似工程提供借鉴。
参考文献：
[1]翟清海.浅谈公路桥梁预应力混凝土连续刚构桥设计探讨[J].商品与质量：学术观察，2013，20（04）：58.
[2]余定军.提高混凝土耐久性措施在近海桥梁施工中的应用[J].公路，2011，56（10）：180-183.