中交第四航务工程勘察设计院有限公司 广东省广州市 510230
摘要：以某主跨跨径组合为33m+55m+33m的连续梁景观桥为例，对大桥主桥预应力箱梁的设计进行了介绍，对结构受力进行了分析和计算，并对计算结果进行了验算，最后对变截面预应力混凝土连续箱梁桥型选择进行了分析，并对该类型桥梁作为城市景观桥的优势进行了总结。
关键词：景观桥；主桥箱梁设计；景观设计
引言
桥梁一般位于城市中结构要害，这使得桥梁成为城市景观的重要构成。桥梁景观与城市景观有伴生关系，城市中与"桥"有关的地名便是这种伴生的历史作用。这便是桥梁景观设计中需要特别给予关注的环境景观问题。国内目前桥梁工程设计行业的"胖"结构、"瘦"景观现象，使我国桥梁景观方面的设计研究偏于沉寂，为此有必要对一个城市景观桥梁进行深入研究，挖掘城市景观桥梁设计要点。
1项目概况
A桥地处西部某市，跨越城区河流，方便市民河流两岸的景观，该桥还设有四处观景平台，将基础设施带回步行者、汽车与大自然和谐融合的空间中。A桥主跨跨径布置为33m+55m+33m，总宽为50m，这座横跨河流的景观桥，造型亮眼，“颜值”颇高。A桥为双向六车道的三跨连续梁桥。采用双幅布置，上部结构采用单箱四室截面，外挂装饰。主桥桥墩采用门形墩，全桥采用支架上浇筑施工。
A桥连续箱梁效果图
2主要技术标准
（1）道路等级:城市主干路。
（2）荷载标准:桥梁荷载等级：公路-Ⅰ级，人群荷载按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2015)取用。
（3）桥梁结构设计基准期：100a。
（4）桥梁设计安全等级：一级。
（5）抗震标准：抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度0.10g。本桥桥梁抗震设防类别为B类。
3主桥箱梁设计
3.1箱梁构造尺寸
大桥中支点梁高3.1m，跨中及端支点梁高1.6m，梁底面以2次抛物线变化。箱梁悬臂长2.5m，悬臂端部厚0.2m，悬臂根部厚0.5m，箱梁底板宽18m，底板厚0.25~0.65m，腹板厚0.45~0.65m，顶板宽23m，顶板厚0.25m。横隔梁分别设在中支点、边支点，端支点横梁厚1.0m，中支点横梁厚2.0m，跨中设置一道0.3m的横隔板。桥面横坡由腹板变高度形成。
3.2箱梁预应力
箱梁及横梁均为预应力结构，预应力管道采用塑料波纹管。纵向预应力钢束共设置了顶板束、腹板束、中跨底板束、边跨底板束和预备束共5种，T4、D1、D2采用单端张拉，其余均采用两端张拉，锚下张拉控制应力为σcon=0.75fpk=1395MPa。其中腹板束F1~F3采用每束15股?s15.2钢绞线，顶板束T1~T4采用每束12股?s15.2钢绞线，底板束D1~D5采用每束10股?s15.2钢绞线，锚具对应采用M15—15、M15—12、M15—12P、M15—10、M15—10P型锚具及其配套设备。应同时预留预备束孔道，对于顶板预备束应根据施工情况予以设置，如最终未采用，应对顶板预备束孔道进行灌浆处理；对于底板预备束孔道，施工时应对锚具进行防锈、防腐处理，以备后用。中横梁、端横梁预应力钢束分别采用每束15股?s15.2钢绞线及每束12股?s15.2钢绞线，两端张拉，锚下张拉控制应力为σcon=0.75fpk=1395MPa，锚具对应采用M15—15、M15—12、M15—12P型锚具及其配套设备。
3.3结构纵向受力分析
3.3.1材料强度及计算参数主桥上部结构混凝土采用C50，钢绞线采用?s15.2钢绞线。其抗拉强度标准值为fpk=1860MPa，弹性模量E=1.95×105MPa。
3.3.2施工阶段
全桥结构验算共分3个施工阶段：①浇筑箱梁，张拉预应力钢束；②装饰及桥面铺装施工，安装护栏；③结构成桥。
3.3.3计算荷载
根据设计图纸及相关规范，从如下几方面考虑计算荷载。
（1）恒载：结构自重、二期恒载。
（2）汽车荷载：①汽车荷载等级为城—A级；②横向分布系数为4×1.15×0.67=3.082。
（3）温度：①系统温度：升温25℃，降温25℃；②温度梯度：按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）第4.3.10条规定取值，正温差：T1=15.2℃，T2=5.74℃，A=300mm。负温差为正温差-0.5℃。
（4）不均匀沉降为1.0cm。
（5）预应力钢束：锚下张拉控制应力σcon=0.75fpk=1395MPa，管道摩阻系数μ=0.17，管道偏差系数k=0.0015，一端锚具变形及钢束回 缩值为6mm。
（6）收缩徐变时间为3650d。
（7）结构重要性系数为1.1。
3.3.4主要验算结果
（1）持久状况承载能力极限状态强度验算主桥上部结构按A类预应力混凝土构件进行验算，按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第5.1.5条的要求，桥梁构件的承载能力极限状态计算如图1所示，其中远离桥梁的线为抗力，靠近桥梁的线为内力（下同）。
4变截面预应力混凝土连续箱梁桥型分析
根据工程实践情况来看，景观桥以中小桥为主，以美观特色为主，多采用简支梁、连续梁、拱形桥等型式。本项目中A桥选用变截面预应力混凝土连续箱梁桥型，此种桥型主要具备以下优势：结构受力性能良好；刚度大；抗震性能良好；线条平顺，造型简洁、美观；行车舒适度好；后期养护、维修工程量小。变截面预应力混凝土连续箱梁桥有两种施工方案：①悬臂施工变截面连续梁桥，在桥梁建设时无需支架，可实现桥下持续通航，不受桥梁跨数、施工季节等因素影响，常见于高速公路跨江河、沟谷处；②整体式支架现浇施工变截面连续梁桥，桥梁建设安全可靠，整体性更佳，无需进行体系转换，无需临时固结墩，支架施工也为景观造型提供了提供了复杂断面的施工平台，在城市景观桥中应用广泛。本项目的桥位特点如下：①桥位处无通航需求；②区域景观要求较高及桥面较宽；③工期紧张。鉴于此，该大桥采用支架现浇变截面连续箱梁加外挂装饰方案。通过综合分析，决定采用满堂支架现场浇筑，其主要优势在于：刚度大，整体性好，外形美观，工期短。本次大桥工期共计8个月，与悬臂浇筑方案相比，工期节约了5个月左右。
其中，对于55m主跨变截面连续箱梁而言，满堂支架现场浇筑方案应用的难点主要包括：①现浇跨度大；②一次浇筑混凝土量大；③箱梁自重大。鉴于此，对支架的稳定性要求相当高，所以本次在其支架结构和地基处理方案上都有所加强。总之，桥型方案的选择还需根据桥梁所处区域环境、地形以及自身的功能需求等进行综合考虑确定，在安全、经济、适用的基础上获得更佳的景观效果。
结语
综上所述，桥梁建筑作为公共交通必不可少的组成部分，也是工程建筑和艺术的完美组合，因此在设计时应不断改进技术，创新设计思路，不仅要在桥梁结构的稳定性方面寻求有效的解决对策，而且在桥梁的景观设计方面也应不断探索，提高桥梁的质感与美感。
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论文作者:俞胜,冯波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/8
标签：桥梁论文; 预应力论文; 景观论文; 截面论文; 结构论文; 荷载论文; 顶板论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;