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      新增國道207孟州黃河公路大橋設計
      2019-07-29 來源:論文網

        1 孟州黃河公路大橋概述

        孟州黃河公路大橋是南北縱線烏蘭浩特-海安的重要組成部分,國道編號G207。該項目的建設,不僅可以完善河南省公路網,開辟焦作及孟州方向至鄭州、洛陽以及豫中南地區的快捷通道,強化中原地區的交通樞紐地位,而且對于加快周邊公路網建設,改善區域行車運輸狀況,促進黃河兩岸地區的經濟協作發展,加快中原經濟區戰略實施等都將起到巨大的推動作用。

        大橋跨越黃河處位于溫孟灘河段,屬于小浪底~花園口河段,在西霞院大壩下游。左岸跨越位置位于開儀工程和化工工程之間,屬焦作市孟州河務局管轄,右岸跨越趙溝控導工程,屬鄭州市鞏義河務局管轄。橋位所在河段右岸為邙山,左岸為溫孟灘移民安置區,該河段屬典型的游蕩型河道,其特點是河道寬淺,河心多沙洲,水流較散亂,沙洲移動迅速,河床斷面變化大,主流位置遷徙不定,擺動頻繁。近年來,隨著黃河治理力度加大,加上溫孟灘移民安置區附近河道工程的建設,使得橋位附近河段原來擺動頻繁的主流位置變得相對穩定。河道與灘區以移民防護堤為界,移民防護堤以北至黃河大堤為移民灘區,寬約4 900m,移民防護堤以南至趙溝工程為主河道,寬約2 400m。移民防護堤于1995年11月開始修建,1997年6月建成。本項目黃河特大橋設計洪水流量、設計洪水位均按與西霞院大壩最大泄量所對應的洪水流量、洪水位考慮。

        2 主要技術指標

        本項目采用雙向六車道一級公路標準,橋梁橫斷面為上下行分離式,采用的主要技術指標如下。設計荷載:公路-I級;設計速度:80km/h;橋梁總寬2×16m,橋梁凈寬2×15m;上下行橋梁內側防撞護欄之間有0.5m間隙;橋面橫坡:2%;設計洪水頻率:1/300;橋下通航等級:Ⅳ(3)級,最高通航水位114.43m(1985國家高程基準);地震基本烈度:Ⅶ度。

        3 橋跨總體布置及結構設計

        3.1 橋型方案及橋跨布置

        黃河橋由移民堤外引橋、跨移民防護堤橋、北引橋、主橋、南引橋組成。其中,移民堤外引橋:孔跨布置為10孔30m,結構型式采用裝配式預應力混凝土T梁;跨移民防護堤橋:跨徑布置為50m+80m+50m,結構型式采用預應力混凝土變截面連續梁;北引橋:孔跨布置為15孔50m,結構型式波形鋼腹板組合梁;主橋:孔跨布置為19孔80m,結構型式采用鋼混組合梁橋;南引橋:孔跨布置為5孔50m,結構型式與50m跨北引橋相同。

        3.2 主橋設計

        主橋布置為(6×80+6×80+7×80)m鋼筋混凝土組合梁橋,長1 520m,橋梁總寬2×16m,橋梁凈寬2×15m;上下行橋梁內側防撞護欄之間有0.5m間隙。黃河特大橋單幅橋寬為16m,截面型采用單箱單室。

        主橋上部采用等高鋼筋混凝土組合梁,等跨布置,箱梁梁高4m,混凝土頂板寬16m,槽形鋼箱底板寬6.6m。孟州黃河公路大橋主橋效果圖見圖1。

        3.2.1 槽形鋼箱梁。槽形鋼箱梁梁高3.72m,斷面采用開口槽形,由頂板、腹板、底板、橫梁組成,腹板與底板均設置縱、橫向加勁肋。頂板板厚20~65mm,寬1.2m;腹板板厚16~35mm,內、外側腹板斜率分別為2.401和2.07;兩道腹板頂部橫向間距為10m,底板橫向間距6.5m;底板板厚14~30mm,寬6.6m。

        腹板水平加勁肋采用板式加勁肋,縱向間斷布置,腹板豎向加勁肋采用T形加勁肋,僅在支點附近布置;底板縱向加勁肋采用板式加勁肋,通過設置過焊孔穿越空腹式橫梁,縱向連續布置。 鋼梁橫梁有空腹式橫梁和實腹式橫梁兩種,除支點處采用實腹式橫梁外,其余位置均采用空腹式橫梁。空腹式橫梁標準間距4m,由腹板、底板橫向加勁肋、頂板橫梁、型鋼撐桿組成。

        槽形鋼梁分節段預制,預制節段長度有4.8、8m和10m三種類型。跨中標準節段長度為8m,邊支座處節段長度為4.8m,中支座處節段長度為10m,全橋共計386個節段。

        中墩墩頂左右各13m范圍頂板采用Q420qD鋼材,空腹式橫梁的型鋼撐桿采用Q345D鋼材,其余部位均采用Q345qD鋼材。

        3.2.2 橋面板。在全長范圍內,設置28cm等厚橋面板,材料為C50混凝土,板面板采用分塊預制并存板6個月以上,最后再吊裝并現澆縱、橫向濕接縫,濕接縫采用C50微膨脹纖維混凝土。橫橋向設置3塊,兩側邊板寬度250.5cm,中板寬度895cm。位于平曲線上的橋面板根據曲線半徑進行相應調整。

        混凝土橋面板縱、橫向均為普通鋼筋混凝土體系,墩頂段為了控制裂縫開展采用較高的配筋率;正負彎矩交匯段以及跨中正彎矩區段采用相對較低的配筋率。

        3.2.3 剪力連接件。混凝土橋面板與鋼梁之間通過布置于鋼梁頂板的圓柱頭焊釘連接,焊釘規格為Φ22×200mm,縱梁縱橋向標準間距280mm,橫梁頂橫梁橋向標準間距260mm。

        3.2.4 墩頂段底板混凝土。為了減小支點鋼梁底板厚度,在支點兩側各12mm范圍內采用鋼梁底板與混凝土的雙結合方案,即通過在鋼梁底板上澆注混凝土,協助鋼梁底板共同承擔荷載作用。底板混凝土采用C50混凝土,厚0.35~0.55m。鋼梁底板縱向加勁肋開孔,并在孔內設置橫向鋼筋,采用開孔板連接件及焊釘連接件結合的方式以保證混凝土與鋼梁底板間的連接性能。

        3.2.5 下部結構與基礎。下部結構采用箱型墩,主墩截面尺寸3.0m×6.0m,壁厚0.7m,主橋與50m跨引橋連接墩橋墩截面尺寸3.0m×9.0m,壁厚0.7m,四周設30cm×60cm倒角。

        基礎采用承臺群樁鉆孔灌注樁,主墩承臺尺寸為7.8m×12.4m(縱橋向尺寸×橫橋向尺寸),厚3.5m,每個主墩下設6根(縱橋向2排、橫橋向3排)直徑為1.8m的鉆孔灌注樁。連接墩承臺尺寸為7.8m×12.4m(縱橋向尺寸×橫橋向尺寸),厚3.5m,每個主墩下設6根(縱橋向2排、橫橋向3排)直徑為1.8m的鉆孔灌注樁。墩身采用C40混凝土,承臺采用C35混凝土、基樁采用C30混凝土。

        3.3 跨移民防護堤橋設計

        橋跨布置為(50+80+50)m預應力混凝土變截面連續箱梁,邊跨與中跨的比例為0.625,全長180m,橋寬2×16m,采用上、下行分離式斷面。

        主梁采用單箱單室箱型斷面,箱梁頂寬16m,底寬8m,懸臂長4m,箱梁頂板設置2%單向橫坡。墩頂根部梁高5m,跨中梁高2.5m,底板厚0.32~0.8m,梁高和底板均按1.8次拋物線變化,腹板厚0.6~0.8m,懸臂板端部厚0.2m,根部厚0.8m。在支點處均設置橫梁,中支點橫梁厚3m,邊支點橫梁厚2m,中跨跨中設兩道橫隔板,橫隔板厚0.4m。

        箱梁采用縱、橫、豎三向預應力混凝土體系,縱向按全預應力結構設計,縱向、橫向預應力采用高強度低松弛預應力鋼絞線,豎向預應力采用預應力高強螺紋鋼筋。主梁采用C55混凝土。

        下部結構采用箱型墩,主墩截面尺寸4.0m×8.5m,縱向壁厚0.8m,橫向壁厚1.0m,連接墩截面尺寸3.0m×8.5m,壁厚0.7m。

        基礎采用承臺群樁鉆孔灌注樁,主墩采用左右幅分離式承臺,承臺尺寸為14.0m×14.0m,厚4.0m,每個主墩下設9根直徑為2m的鉆孔灌注樁,連接墩承臺尺寸為14.0m×8.8m,厚3.5m,每個連接墩下設6根直徑為2m的鉆孔灌注,墩身采用C40混凝土,承臺采用C35混凝土、基樁采用C30混凝土。

        3.4 引橋設計

        引橋有兩種跨徑:50米跨引橋、30米跨引橋。50m跨徑的引橋采用裝配式波形鋼腹板組合梁,截面型采用三箱單室,頂板設置道寬度為53cm的濕接縫。采用先工廠預制波形鋼腹板組合箱梁,然后進行吊裝、現澆橋面板濕接縫及橫隔板,最后張拉中墩墩頂負彎矩束,取消了體外束的設置。30m跨徑引橋采用裝配式預應力混凝土T梁方案。

        4 結語

        新增國道207孟州黃河公路大橋是國道207跨越黃河的控制性工程,于2017年10月開工,計劃2020年建成通車。

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