雙層混合式桁梁斜拉橋——湖州風(fēng)荷橋設(shè)計(jì)東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司2023.07.22何初生目錄CONTENTS1234567方案論證老橋拆除總體布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)細(xì)節(jié)處理同類(lèi)工程對(duì)比及技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)二環(huán)北路二環(huán)南路三環(huán)東路二環(huán)西路1.橋型方案論證項(xiàng)目背景老城區(qū)二環(huán)北路快速化工程，總長(zhǎng)9.6公里，總投資約31.8億元。新建主線橋二環(huán)西路紅旗路西塞山路龍溪港2、總體設(shè)計(jì)方案方案一：老橋改造后作為輔道橋梁，整體頂升2.8m后滿(mǎn)足III級(jí)航道通航凈空要求。兩幅老橋中間新建二環(huán)西路主線高架橋。1.2第一階段方案論證（老橋不廢除，2016年5月）方案二：老橋頂升2.8m作為輔道橋梁，改造后滿(mǎn)足III級(jí)航道通航凈空要求。老橋兩側(cè)新建二環(huán)西路主線高架橋。二環(huán)西路紅旗路西塞山路龍溪港2、總體設(shè)計(jì)方案（方案二）風(fēng)荷橋新建主線橋新建主線橋2、總體設(shè)計(jì)方案（方案三）方案三：老橋頂升2.8m作為輔道橋梁，改造后滿(mǎn)足III級(jí)航道通航凈空要求。在老橋兩側(cè)拼接新橋。新建拼接后斷面二環(huán)西路紅旗路西塞山路龍溪港新建拼接橋梁新建拼接橋梁老橋頂升方案論證V型剛構(gòu)整體頂升，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)難度很大。如技術(shù)論證充分，技術(shù)上是可行的。后因總體方案需要布置雙層橋，才放棄頂升方案。方案一：?jiǎn)卫?菱形上下匝道高架起于西塞山路南，上跨西塞山路、龍溪港、杭長(zhǎng)橋北路，與杭長(zhǎng)橋北路交叉設(shè)置立交。利用現(xiàn)有立交用地，拆除現(xiàn)有立交匝道，設(shè)置北—西、北—東兩個(gè)象限共4條立交匝道，其中北轉(zhuǎn)東方向?yàn)榄h(huán)形匝道，西轉(zhuǎn)北方向?yàn)榘攵ㄏ蛟训?。此外，為便于?nèi)環(huán)北線快速路與西塞山路的聯(lián)系，加強(qiáng)與高鐵站的溝通，于主線兩側(cè)設(shè)置菱形匝道一對(duì)，東側(cè)菱形匝道跨越杭長(zhǎng)橋路現(xiàn)狀高架后落地，西側(cè)菱形匝道跨越杭長(zhǎng)橋路高架、新竹路后落地。本方案將風(fēng)荷橋老橋拆除，新建雙層橋梁，利用現(xiàn)有蘇家莊立交用地，調(diào)整立交層位，立交規(guī)模小，層位低，占地少，無(wú)拆遷，立交適應(yīng)性好。1.3第二階段方案論證（老橋拆除，2018年5月）大節(jié)點(diǎn)整體方案由于相距很近，將風(fēng)荷橋、蘇家莊立交（含北側(cè)創(chuàng)業(yè)路）、西塞山路三部分作為整體綜合考慮。方案二：二環(huán)西路高架上跨西塞山路、龍溪港、杭長(zhǎng)橋北路高架，與高架設(shè)置喇叭形互通，西塞山路北側(cè)設(shè)置落地匝道。本方案將風(fēng)荷橋頂升作為地面橋，兩側(cè)新建主線橋，并設(shè)置落地匝道，落地匝道分合流點(diǎn)置于龍溪港大橋主橋北側(cè)，以3.4%的縱坡接地面道路。蘇家莊立交改造同方案一。西塞山路落地匝道距離蘇家莊立交匝道分合流鼻較短，僅為290m，出入口距離過(guò)短，且需采用大跨徑跨越龍溪港，工程規(guī)模較大。此外，還需要占用笤溪公園、萬(wàn)匯廣場(chǎng)用地，拆除萬(wàn)匯廣場(chǎng)部分建筑，立交適應(yīng)性一般。方案三：二環(huán)西路高架上跨西塞山路、龍溪港、杭長(zhǎng)橋北路高架，與高架設(shè)置喇叭形互通，西塞山路北側(cè)設(shè)置半定向匝道。本方案將風(fēng)荷橋頂升作為地面橋，兩側(cè)新建主線橋，并設(shè)置半定向匝道。半定向A、B匝道于西塞山路西側(cè)起坡，跨越地面道路后，接南北向主線跨線橋。蘇家莊立交改造同方案一。西塞山路A、B匝道與主線高架橋的分合流點(diǎn)置于龍溪港大橋主橋南側(cè)，以增加與蘇家莊立交的交織長(zhǎng)度。B匝道與主線高架橋的接入方式為左進(jìn)，與通常的右進(jìn)右出較為不適應(yīng)。B匝道需上跨西側(cè)主線高架橋，立交層位高，且占用笤溪公園、萬(wàn)匯廣場(chǎng)的用地，拆除萬(wàn)匯廣場(chǎng)部分建筑，工程規(guī)模大，立交適應(yīng)性一般。方案四：主線二環(huán)西路與西塞山路平交、跨越龍溪港，利用現(xiàn)有蘇家莊立交。本方案將風(fēng)荷橋頂升作主線橋，兩側(cè)新建輔道橋，滿(mǎn)足非機(jī)動(dòng)車(chē)行人需求。主線橋豎曲線半徑為1400m，僅能滿(mǎn)足60km/h設(shè)計(jì)速度的豎曲線半徑要求。保留蘇家莊立交，主線拓寬為雙向八車(chē)道，以滿(mǎn)足直行交通流的快速通行。利用現(xiàn)有立交匝道與杭長(zhǎng)橋北路溝通。本方案優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)荷橋頂升、拼寬利用，無(wú)需新建主線高架橋，最大限度保留現(xiàn)有喇叭形立交，不增加額外用地，缺點(diǎn)是需要占用笤溪公園、萬(wàn)匯廣場(chǎng)用地，拆除萬(wàn)匯廣場(chǎng)部分建筑，蘇家莊立交非機(jī)動(dòng)車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)之間的沖突仍存在，各轉(zhuǎn)向交通流不順暢。比選項(xiàng)目方案一方案二方案三方案四交通功能滿(mǎn)足直行及主要轉(zhuǎn)向交通★滿(mǎn)足直行及主要轉(zhuǎn)向交通★滿(mǎn)足直行及主要轉(zhuǎn)向交通★蘇家莊立交交通組織未改善與高鐵站的快速溝通西塞山路——蘇家莊立交——二環(huán)北路高架西塞山路——西塞山路立交——二環(huán)西路高架西塞山路——西塞山路立交——二環(huán)西路高架西塞山路——二環(huán)西路高架風(fēng)荷橋改造拆除老橋，新建雙層橋梁頂升作輔道橋，兩側(cè)新建主線橋并設(shè)置落地匝道頂升作輔道橋，兩側(cè)新建主線橋并設(shè)置半定向匝道頂升作主線橋，兩側(cè)新建輔道橋蘇家莊立交改造大部分拆除利用，調(diào)整層位★利用，調(diào)整層位★基本維持現(xiàn)狀匝道最小半徑（m）45454545豎曲線半徑（m）R=4500★R=4500★R=4500★R=1400（60km/h）占地（畝）142★150172161拆遷（㎡）0★120012001200建安費(fèi)（億元）3.23.74.11.2★比選結(jié)果從交通功能、風(fēng)荷橋及蘇家莊立交改造、占地、拆遷等方面綜合考慮，本立交推薦采用方案一。立交設(shè)計(jì)方案比較表風(fēng)荷橋橋型方案比選第二階段方案論證（2018年5月）附加方案比選：雙層鋼桁架拱橋風(fēng)荷橋主線橋和輔道橋一并跨越長(zhǎng)湖申線，上、下行橫向布置為兩幅橋形式，單幅橋?yàn)殡p層橋布置形式，跨徑布置(60+128+60)m。橋型采用雙層鋼桁架拱橋形式，上層作為主線橋梁，下層作為輔道橋梁，單幅橋面上層布置主線單向3個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道，橋面下層布置輔道3個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道。非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道懸挑在鋼桁梁下弦桿外側(cè)。2、風(fēng)荷橋（二環(huán)西路大橋）方案主線橋和輔道橋一并跨越長(zhǎng)湖申線，上下行橫向布置為兩幅橋形式，單幅橋?yàn)殡p層橋布置形式，跨徑布置(80+128)m。橋型采用單塔雙索面斜拉橋形式，主梁采用雙層桁架結(jié)構(gòu)體系，上層作為主線橋梁，下層作為輔道橋梁。最終橋梁方案：雙層獨(dú)塔斜拉橋2、風(fēng)荷橋（二環(huán)西路大橋）方案主塔采用鉆石型，拉索采用空間扇形索面，橋面系采用雙層鋼桁梁。單幅橋面上層布置主線單向3個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道，橋面下層布置輔道3個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道。非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道懸挑在鋼桁梁下弦桿外側(cè)。2、風(fēng)荷橋（二環(huán)西路大橋）方案橋梁方案：雙層獨(dú)塔斜拉橋最優(yōu)的橋型選擇——因地制宜，施工方便合理的結(jié)構(gòu)體系——靈活布跨、桁架組合舒適的慢行系統(tǒng)——高低錯(cuò)落、以人為本湖州文化的載體——印象水鄉(xiāng)，日透窗欞鉆石型橋塔造型挺拔，橋梁采用雙層布置，將輔道橋和主線橋合二為一，空間利用率高。占地寬度約54m。車(chē)道劃分采用了動(dòng)靜分區(qū)。將慢行系統(tǒng)和快速交通分離開(kāi)來(lái)，弱化相互之間的干擾，使慢行交通的行人得到更加舒適和安全的通過(guò)體驗(yàn)。有效的利用雙層橋梁的特點(diǎn)，減少了施工周期，降低造價(jià)。主橋造價(jià)2.5億，工期約24個(gè)月。2.老橋拆除3.總體布置主橋平面位于直線段，主橋跨徑布置為（90+128）m,主橋按兩幅雙層橋設(shè)計(jì)，兩幅橋間凈距為12.85m。主橋采用單塔雙索面雙層鋼桁梁斜拉橋，半漂浮體系。總體布置上層單幅橋總寬15.35m，上層橋面連接主線6個(gè)車(chē)道。下層單幅橋總寬20.35m，下層橋面連接輔道6個(gè)車(chē)道，人非機(jī)動(dòng)車(chē)道懸挑于下層橋面外側(cè)。主梁布置主桁采用不帶豎桿的華倫式三角形腹桿體系，中跨節(jié)間長(zhǎng)度12m，邊跨節(jié)間長(zhǎng)度9m主桁全橋等高，主桁上下弦桿中心高度9m；橫向兩片主桁中心距為14.55m。邊跨主梁立面中跨主梁立面主梁布置主桁上、下弦桿采用箱形截面上弦桿截面內(nèi)寬760mm，內(nèi)高960mm，其中腹板及上下翼緣板厚度均為20mm，至節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)腹板（也即節(jié)點(diǎn)板）加厚為30mm下弦桿截面內(nèi)寬760mm，內(nèi)高960mm，其中腹板厚分為20、30、40mm三種，上下翼緣板厚分為20、30、40mm三種，至節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)腹板（也即節(jié)點(diǎn)板）進(jìn)行相應(yīng)的加厚補(bǔ)強(qiáng)主桁斜腹桿均采用箱形截面，高度700mm，寬度800mm主梁布置主桁上、下弦桿采用箱形截面上下弦桿均采用焊接整體節(jié)點(diǎn)，在工廠內(nèi)將桿件和節(jié)點(diǎn)板、各連接件的接頭板焊成一體運(yùn)到工地現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)時(shí)，在工地通過(guò)焊接在節(jié)點(diǎn)之外拼接。主桁典型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖上弦斷面下弦斷面主梁布置主梁中跨桁片現(xiàn)場(chǎng)吊裝圖主梁邊跨桁片現(xiàn)場(chǎng)吊裝圖主梁中跨桁片合攏口主梁中跨桁片現(xiàn)場(chǎng)吊裝圖橋面系布置中跨鋼橋面主橫梁斷面中跨鋼橋面次橫梁斷面邊跨鋼橋面主橫梁斷面邊跨鋼橋面次橫梁斷面中跨橋面系中跨橋面系采用正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)，由橋面板、主橫梁、次橫梁及縱梁四部分組成。主橫梁在桁架節(jié)點(diǎn)處設(shè)置，中橫梁采用工字形截面，梁高1012～1450mm，腹板厚24mm。次橫梁在桁架節(jié)間設(shè)置，布置間距3000mm，采用工字形截面，梁高1000mm。邊跨橋面系邊跨橋面系采用鋼混工字梁組合結(jié)構(gòu)，由主橫梁、次橫梁、縱梁及混凝土橋面板組成。主橫梁在桁架節(jié)點(diǎn)處設(shè)置，中橫梁采用工字形截面，梁高736～1174mm，腹板厚20mm，頂板寬600mm，底板寬800mm。次橫梁在桁架節(jié)間設(shè)置，布置間距3000mm，采用工字形截面，梁高720mm。橋面系布置橋面系過(guò)渡段在鋼橋面段與混凝土橋面段之間設(shè)置過(guò)渡段，過(guò)渡段混凝土橋面板局部加厚至400mm，與鋼橋面板通過(guò)板厚32mm的豎向承壓鋼板分隔。兩種類(lèi)型橋面板之間設(shè)置Φ32mm的精軋螺紋鋼筋施加預(yù)壓力，使兩段橋面緊密結(jié)合。橋面系過(guò)渡段人非車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)斷面人非車(chē)道主塔斷面人非車(chē)道下層橋面外側(cè)設(shè)置懸挑人非車(chē)道，總寬5m。人非車(chē)道橋面系由正交異性板和外挑橫梁、縱梁組成。外挑橫梁采用工字形截面，上翼緣兼做橋面板，梁高400～1000mm。主塔附近加長(zhǎng)外挑橫梁通過(guò)鋼拉桿與主桁上弦桿相連接，鋼拉桿采用直徑40mm的鋼質(zhì)拉桿。主跨鋼橋面系正交異性鋼橋面板邊跨鋼混組合橋面系鋼混工字梁組合結(jié)構(gòu)橋面系布置充分利用鋼混組合結(jié)構(gòu)中的混凝土橋面板重量，作為邊跨壓重橋塔設(shè)計(jì)索塔采用寶塔形，索塔總高87.0m，采用采用空心箱形斷面。上塔柱為單箱單室，尺寸由4.4×5m變化到8.858×5m。中塔柱為不對(duì)稱(chēng)的單箱單室斷面，尺寸為2.8m×5m。下塔柱采用實(shí)心斷面。索塔承臺(tái)平面尺寸為26.1×12m，承臺(tái)厚度為4.0m，承臺(tái)下接18根直徑1.8m的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主塔立面主塔側(cè)面上塔柱斷面中塔柱斷面橋塔設(shè)計(jì)單幅橋設(shè)置18對(duì)斜拉索，每對(duì)斜拉索由橫向兩根拉索組成，扇形索面，斜拉索梁端錨固于桁架上弦，塔端錨固于上塔柱。邊跨拉索在主梁上的錨固點(diǎn)間距為9m，中跨拉索在主梁上的錨固點(diǎn)間距為12m；拉索在主塔上錨固點(diǎn)豎向間距均為2m。斜拉索采用雙層熱擠PE護(hù)套半平行鋼絲拉索體系，護(hù)套為具有防風(fēng)雨振的雙螺旋線的高密度聚乙烯（HDPE）材料；鋼絲采用Φ7mm鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1670MPa；錨具采用與拉索規(guī)格相對(duì)應(yīng)的冷鑄錨，斜拉索梁端錨具為固定端，塔端錨具為張拉端錨具，安裝時(shí)在塔內(nèi)張拉。斜拉索構(gòu)造圖橋塔設(shè)計(jì)主塔斜拉索錨固區(qū)采用鋼錨梁的錨固方式，鋼錨梁架設(shè)在鋼錨梁牛腿上，鋼牛腿壁板內(nèi)表面設(shè)置剪力釘，與塔柱澆注為一體。利用鋼錨梁承擔(dān)拉索的水平分力，利用鋼牛腿及壁板的鋼混組合結(jié)構(gòu)將拉索的豎向分力傳遞給混凝土主塔。主梁斜拉索錨固采用鋼錨箱錨固于主桁上弦節(jié)點(diǎn)。主梁錨固構(gòu)造主塔鋼錨梁構(gòu)造橋塔設(shè)計(jì)主塔建設(shè)過(guò)程鋼錨梁架設(shè)過(guò)程計(jì)算分析-Midas整體模型整體計(jì)算MIDAS/Civil2017。分析采用三維空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，主梁、主塔、墩柱均采用梁?jiǎn)卧M，拉索采用桁架單元模擬。主桁承載能力極限狀態(tài)下：最大應(yīng)力值為155.6MPa，最小應(yīng)力值為-192.4MPa。拉索在標(biāo)準(zhǔn)值組合下：應(yīng)力在323~601Mpa之間，安全系數(shù)為2.78~5.17，均大于拉索安全系數(shù)2.5。計(jì)算分析-Midas整體模型邊跨向下豎向位移最大為29.4mm，向上豎向位移最大為16.4mm29.4+16.4=45.8/90000=1/1965<1/400，結(jié)構(gòu)剛度滿(mǎn)足規(guī)范要求中跨向下豎向位移最大為78.6mm，向上豎向位移最大為12.5mm78.6+12.5=91.1/128000=1/1405<1/400，結(jié)構(gòu)剛度滿(mǎn)足規(guī)范要求計(jì)算分析-Midas整體模型A12節(jié)點(diǎn)實(shí)體模型E10節(jié)點(diǎn)實(shí)體模型A11節(jié)點(diǎn)實(shí)體模型計(jì)算分析-主梁節(jié)點(diǎn)有限元實(shí)體

計(jì)算分析-橋塔有限元實(shí)體主要的分析目標(biāo)：上部橋塔拉索錨固區(qū);橋塔橫梁連接節(jié)點(diǎn);橋塔箱室截面變化處.計(jì)算分析-橋塔有限元實(shí)體錨固區(qū)橋塔除由牛腿頂板所造成的應(yīng)力集中，主拉應(yīng)力在-2~1MPa之間，主壓應(yīng)力在-10～0MPa之間，符合規(guī)范中所要求的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。計(jì)算分析-橋塔有限元實(shí)體除下塔柱底固結(jié)處的應(yīng)力集中外，橋塔橫梁及下塔柱主拉應(yīng)力范圍在-2～2MPa之間，主壓應(yīng)力范圍在-15～-2MPa。符合規(guī)范中所要求的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。計(jì)算分析-橋塔有限元實(shí)體橋塔橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束的Mises應(yīng)力在968.9MPa～1120.6MPa之間，基本符合考慮了預(yù)應(yīng)力損失的預(yù)應(yīng)力束實(shí)際應(yīng)力范圍。鋼錨梁Mises應(yīng)力范圍在0～150MPa之間。符合規(guī)范中所要求的Q345D鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。計(jì)算分析-橋面系梁?jiǎn)卧兏吖ぷ至篫HL及ZHL-2基本組合工字梁上翼緣最大壓應(yīng)力180MPa＜270/1.1=245MPa；基本組合工字梁下翼緣最大拉應(yīng)力173MPa＜270/1.1=245MPa；基本組合工字梁最大剪應(yīng)力94MPa＜155/1.1=140MPa；不計(jì)沖擊系數(shù)汽車(chē)荷載頻遇值作用下跨中撓度6mm＜10750/500=21.5mm；自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下跨中撓度23mm，跨中預(yù)拱度值=23+6/2=26mm,方向向上?；炷涟弪?yàn)算各指標(biāo)通過(guò)。計(jì)算分析-橋面系梁?jiǎn)卧雀吖ぷ至篫HL-1基本組合工字梁上翼緣最大壓應(yīng)力195MPa＜270/1.1=245MPa；基本組合工字梁下翼緣最大拉應(yīng)力132MPa＜270/1.1=245MPa；基本組合工字梁最大剪應(yīng)力62MPa＜155/1.1=140MPa；不計(jì)沖擊系數(shù)汽車(chē)荷載頻遇值作用下跨中撓度11mm＜10750/500=21.5mm；自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下跨中撓度23mm，跨中預(yù)拱度值=23+11/2=28mm,方向向上。混凝土板驗(yàn)算各指標(biāo)通過(guò)。5.細(xì)節(jié)處理縱向預(yù)應(yīng)力鋼束抵消拉索錨固集中力2mx1m空間不便于拉索張拉施工及后期養(yǎng)護(hù)傳統(tǒng)混凝土橋塔拉索錨固區(qū)風(fēng)荷橋橋塔拉索錨固區(qū)減少一道混凝土腹板擴(kuò)大錨固區(qū)空間，利用鋼錨梁承受拉索錨固的縱向橫向分力通過(guò)鋼牛腿及壁板鋼混結(jié)構(gòu)將拉索豎向力傳遞給混凝土橋塔5.1橋塔空間錯(cuò)層對(duì)稱(chēng)張拉拉索（紅色線）至0.3倍施工索力,防止螺栓剪切破壞；錯(cuò)層對(duì)稱(chēng)張拉另外一個(gè)方向的拉索（綠色線）至0.6倍施工索力；錯(cuò)層對(duì)稱(chēng)張拉拉索（紅色線）至0.9倍施工索力；錯(cuò)層對(duì)稱(chēng)張拉另外一個(gè)方向的拉索（綠色線）至施工索力；錯(cuò)層對(duì)稱(chēng)張拉拉索（紅色線）至施工索力。風(fēng)荷橋橋塔拉索錯(cuò)層張拉拉索千斤頂張拉空間沖突風(fēng)荷橋橋塔鋼錨梁鋼牛腿現(xiàn)場(chǎng)安裝情況風(fēng)荷橋橋塔設(shè)計(jì)過(guò)程全塔模型驗(yàn)算風(fēng)荷橋橋塔施工過(guò)程全塔外形輪廓監(jiān)控點(diǎn)坐標(biāo)核對(duì)5.2BIM應(yīng)用6.本橋技術(shù)特點(diǎn)6.1同類(lèi)工程及特點(diǎn)（1）上海閔浦大橋閔浦大橋采用主跨跨徑708ｍ的雙層橋面斜拉橋，上層橋面通行8車(chē)道高速公路，下層通行6車(chē)道地方公路。每個(gè)邊跨均設(shè)3個(gè)輔助墩。主橋上層橋面寬43.6m，下層橋面寬28m。2010年建成通車(chē)。（1）上海閔浦大橋閔浦大橋技術(shù)要點(diǎn)：中跨主梁結(jié)構(gòu)形式采用板桁結(jié)合的鋼桁梁，正交異性鋼橋面板與主桁共同參與總體受力。邊跨主梁采用組合桁架梁結(jié)構(gòu)，桁架腹桿采用鋼結(jié)構(gòu)，而橋面系（包括桁架梁的上下弦桿）采用混凝土結(jié)構(gòu)，也可理解為將傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的腹板改為鋼桁架。中跨主梁斷面邊跨主梁斷面6.本橋技術(shù)特點(diǎn)（2）平潭海峽大橋主航道橋平潭海峽公鐵兩用大橋采取公路在上層、鐵路在下層的公鐵合建方式,全長(zhǎng)約16.3km。元洪航道橋?yàn)?132＋196＋532＋196＋132)m兩塔鋼桁混合梁斜拉橋。邊跨無(wú)拉索區(qū)為鋼桁結(jié)合梁，其公路橋面板采用C60鋼筋混凝土。6.1同類(lèi)工程及特點(diǎn)全橋桁架基本為Ｎ形桁架，結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素，主梁采用上下層橋面不等寬、帶副桁的桁架結(jié)構(gòu)，該形式的難點(diǎn)在主、副桁的連接細(xì)節(jié)構(gòu)造。為減少輔助墩處的壓重且兼顧結(jié)構(gòu)受力及構(gòu)造細(xì)節(jié)處理，在上層公路橋面靠梁端６個(gè)節(jié)間的無(wú)索區(qū)采用鋼－混結(jié)合板結(jié)構(gòu)，由鋼橫梁及混凝土橋面板組合而成。混凝土橋面板厚30cm，分為預(yù)制部分和現(xiàn)澆部分，采用C60混凝土?；炷翗蛎姘逋ㄟ^(guò)剪力栓釘與主（副）桁上弦及公路橫梁連為一體。由于本橋混凝土橋面部分較少，還需在輔助墩處額外壓重。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在活載作用下輔助墩處支座會(huì)出現(xiàn)負(fù)反力，需要采取措施避免發(fā)生支座脫空現(xiàn)象。常見(jiàn)的措施主要有設(shè)負(fù)反力索、拉力支座和壓重３種方案。采用負(fù)反力索和拉力支座存在后期養(yǎng)護(hù)及耐久性的問(wèn)題，并且集中力較大，細(xì)節(jié)上處理繁瑣，綜合比較后采用壓重方案，在輔助墩（２號(hào)墩、４號(hào)墩）兩側(cè)各３個(gè)節(jié)間鋼梁范圍設(shè)壓重段，壓重荷載264/KN/m，壓重采用在封閉鋼箱內(nèi)灌注素混凝土的方法，在壓重區(qū)范圍內(nèi)的主桁、鐵路橫梁均適當(dāng)加強(qiáng)。（3）風(fēng)荷橋與同類(lèi)工程相比的特點(diǎn)國(guó)內(nèi)目前采用雙層鋼桁梁的斜拉橋越來(lái)越多，但鋼桁梁同一層橋面縱向采用混合形式的，經(jīng)查詢(xún)，目前僅有上海閔浦大橋和福建平潭海峽大橋通航孔橋。閔浦大橋由于邊中跨比值為0.36，為了加大邊跨壓重效果，除了邊跨設(shè)三個(gè)輔助墩外，還采用了混凝土橋面板及上下弦外包混凝土來(lái)加大壓重。平潭海峽大橋通航孔橋邊中跨比為0.62，在邊跨無(wú)索區(qū)采用了混凝土橋面板壓重，由于壓重不足，在輔助墩附近另外灌注混凝土進(jìn)行額外的壓重。本橋是國(guó)內(nèi)同類(lèi)建成橋梁的第三座，主桁都是鋼構(gòu)件，中跨采用正交異性鋼橋面板，邊跨則采用與主桁結(jié)合的混凝土橋面板，邊中跨比為0.70（相當(dāng)于雙塔斜拉橋的0.35），顯著縮減了邊跨跨徑，壓縮了了總的橋梁規(guī)模。同時(shí)邊跨采用組合橋面，與全鋼橋面相比減少了鋼材用量，節(jié)省了投資。由于跨徑規(guī)模不大，也省去了邊跨輔助墩，造型更為簡(jiǎn)潔。6.1同類(lèi)工程及特點(diǎn)因?yàn)閲?guó)內(nèi)同類(lèi)橋梁較少，為進(jìn)一步了解混凝土橋面參與結(jié)構(gòu)受力情況，并對(duì)組合橋面板施工提供技術(shù)指導(dǎo)，特委托科研單位進(jìn)行了“組合結(jié)構(gòu)橋面系局部應(yīng)力分析與抗裂性”的研究。科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了整體建模計(jì)算，與設(shè)計(jì)計(jì)算基本吻合。重點(diǎn)進(jìn)行了混凝土橋面板的受力分析，掌握橋面板的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，并提出針對(duì)性的處理措施。6.2科研支撐不考慮收縮的橋面板應(yīng)力計(jì)算規(guī)范荷載下的應(yīng)力狀態(tài)，此時(shí)并沒(méi)有應(yīng)力超限的情況。而輪載采用超載3倍的荷載，以綜合考量實(shí)際過(guò)程中的多輪載的疊加效應(yīng)。右下圖給出了橋面板底部中心區(qū)域各節(jié)點(diǎn)在整個(gè)加載過(guò)程中的應(yīng)力情況。除輪載正下方預(yù)制橋面板的底面存在少部分應(yīng)力超限的情況，其余部位均不存在開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。考慮到此時(shí)輪載已經(jīng)為設(shè)計(jì)荷載的3倍，因此在正常使用狀態(tài)下，如不考慮收縮，橋面板不存在開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。多輪載疊加下橋面板底部應(yīng)力橋面梁格示意圖考慮收縮的橋面板應(yīng)力計(jì)算使用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3362-2018）中給出的收縮公式計(jì)算C50混凝土的收縮值，預(yù)制橋面板的收縮值保守取3650天的收縮值減去180天的收縮值（設(shè)計(jì)文件要求預(yù)制塊須放置六個(gè)月），而現(xiàn)澆混凝土直接取3650天的收縮值。并且將車(chē)輛的荷載取值降低為兩倍設(shè)計(jì)荷載。從結(jié)果可以看出，在收縮作用下，現(xiàn)澆段的混凝土開(kāi)裂嚴(yán)重，并且在超載兩倍的情況下已經(jīng)產(chǎn)生了沿新老混凝土結(jié)合處貫穿性的裂縫，因此必須采取提高抗裂性的措施以減小橋面系的開(kāi)裂。橋面板混凝土損傷云圖橋面板主應(yīng)力圖預(yù)制部分現(xiàn)澆部分防裂方案一：UHPC由前述計(jì)算可知，在一定程度的超載下橋面存在開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，為提高結(jié)構(gòu)的抗裂性，提出一種新型UHPC體系混凝土代替普通混凝土的方案。傳統(tǒng)的UHPC主要有水泥、硅灰、礦粉、石英砂、水、高效減水劑以及鋼纖維組成。由于其致密的結(jié)構(gòu)，在彈性模量、強(qiáng)度、耐久性等各方面均大幅度強(qiáng)于普通混凝土。然而傳統(tǒng)UHPC也有造價(jià)過(guò)于昂貴、收縮較大