思南岩头河大桥-不对称连续刚构

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1、汇报材料,贵州桥梁设计院,思南岩头河大桥,汇报内容,贵州桥梁设计院,思南岩头河大桥概况,贵州桥梁设计院,思南岩头河大桥位于贵州省思南县许家坝镇与青杠坡镇交界处，跨越岩头河。,S304省道,岩头河,思南岩头河大桥概况,贵州桥梁设计院,桥位位置,思南岩头河引道,岩头河,凤岗,思南,思南岩头河大桥概况,贵州桥梁设计院,桥面标高,思南,凤 冈,图1 思南岩头河大桥纵断面图,中风化燧石团块石灰岩,中风化燧石团块石灰岩,预测可能发生崩塌地段,K0+091,K0+127.7,K0+204.1,测时水面宽76m,思南岩头河大桥概况,贵州桥梁设计院,岩头河地形、地貌,思南岩头河大桥概况,贵州桥梁设计院,思南岸地

2、形,凤冈岸地形,主要技术标准,贵州桥梁设计院,（1）公路等级：三级公路，计算行车速度30Km/h，路基宽7.5m，路面宽6.5m； （2）汽车荷载：公路级；人群荷载：2.61KN/m2； （3）桥面净空：1.0m（人行道）+7.0m(行车道)+ 1.0m（人行道），桥面全宽9.5m； （4）设计洪水位：1/100年； （5）通航要求：无通航； （6）地震设防烈度：小于度。,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,本桥跨越“V”形峡谷，地势险峻，给桥型布置带来很大的困难。我院在综合考虑桥位区的地形、地质、水文、气象等自然条件，并结合使用功能、结构安全、经济指标等要求，选取四个桥型方案进行综合比较，各方案

3、介绍如下：,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,方案一：对称连续刚构桥,本方案主桥采用70m+125m+70m三跨对称预应力混凝土连续刚构桥，引桥为20m预应力混凝土空心板，桥梁全长294m（方案一布置示意图见图2）。,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,方案一：对称连续刚构桥,图2 方案一布置示意图 （单位：m）,思南,凤 冈,边跨70m,中跨125m,边跨70m,引桥20m,25,91,桥梁全长294m,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,方案二：单T连续刚构桥,本方案主桥采用125m+125m两跨预应力混凝土连续刚构桥，引桥为20m预应力混凝土空心板，桥梁全长282.4m（方案二布置示意图见图3）。

4、,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,方案二：单T连续刚构桥,图3 方案二布置示意图 （单位：m）,思南,凤 冈,边跨125m,中跨125m,引桥20m,桥梁全长282.4m,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,本方案主桥160m的钢筋砼箱形拱，净矢跨比f0 /L 0=1/5，拱轴系数m=1.756。两岸引桥为225m预应力混凝土T梁，桥梁全长278.4m（方案四布置示意图见图4）。,方案三：吊装箱拱桥,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,方案三：吊装箱拱桥,图4 方案四布置示意图 （单位：m）,思南,凤 冈,主跨160m,引桥225m,引桥225m,桥梁全长278.4m,桥型方案及比较,方案四：非对称连

5、续刚构桥,贵州桥梁设计院,我院收集国内已经建成的不对称连续刚构桥的相关资料见下表：,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,方案四：非对称连续刚构桥,本方案采用53m+128m+92m三跨非对称预应力混凝土连续刚构桥，桥梁全长281m（方案一布置示意图见图5）。,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,方案四：非对称连续刚构桥,图5 方案四布置示意图 （单位：m）,小T侧53m,图1 思南岩头河大桥总体布置图 （单位：m）,凤冈,思南,中跨128m,大T侧92m,桥梁全长281m,86.5,35,桥型方案及比较,贵州桥梁设计院,四种桥型方案均能满足使用功能的要求。但从下表可知，综合指标上来讲，方案四是最佳首选

6、方案。,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,桥型布置图,贵州思南县岩头河大桥：53+128+92m ，桥长全长281.0m，左墩H35m，右墩H86.5m,桥型布置图,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,上部箱梁由一个94mT（小T）和一个162mT（大T）组成非对称连续刚构，桥梁全长281m。,结构设计箱梁构造设计,箱梁构造,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,结构设计箱梁构造设计,箱梁构造,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,上部箱梁采用三向预应力设计。箱梁纵向预应力采用1515.20和1615.20两种钢绞线组成的钢束，由墩顶顶板束、跨中底板束、边跨底板束、合龙段顶板束组成。,结构设计箱梁预应力设计,小

7、T侧箱梁预应力布置图,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,结构设计箱梁预应力设计,大T跨中侧箱梁预应力布置图,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,结构设计箱梁预应力设计,大T边跨侧箱梁预应力布置图,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,结构设计下部构造设计,1号墩采用双薄壁实体矩形墩身，实体矩形墙式基础。墩身高度为35m。,1号桥墩构造图,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,结构设计下部构造设计,2号桥墩上段为双柱式矩形截面空心墩，中段为双柱式矩形截面实心墩，下段为整体箱型截面墩桥墩顺桥向全宽为10.0m，墩身高度为86.5m。,2号桥墩构造图,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,结构设计下部构造设计,两岸桥台均采

8、用实体桥台，0号桥台采用扩大基础；3号桥台岸由于有当地村民采煤所留煤洞，为避免桥梁在施工及运营过程中出现安全隐患，故采用挖孔桩基础。,桥台构造图,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,优化上部结构分跨比的合理布置,一般情况下，为使大跨径预应力混凝土连续刚构桥受力合理，便于结构预应力钢束布置和对称施工，桥垮布置多采用对称布置，并且一般边中跨比在0.50.8之间，多数在0.50.6之间。 在平原地区结构分跨对称布置一般不存在问题，但在我国西部山区则不同，由于地形起伏大，桥梁跨越处地形常常遇见“U”形或“V”形峡谷，地势险峻，桥梁的分跨布置可能不对称或者边中跨比不理想，以致造成桥梁结构处理、内力和变形控制

9、、预应力配置及施工方案等比一般对称布置复杂。,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,优化上部结构分跨比的合理布置,我院查阅已经施工的几座不对称连续刚构桥的相关资料，整理出各桥的边中跨比见下表：,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,优化上部结构分跨比的合理布置,从上表可以看出，小T侧的边中跨比在0.2170.552之间，大T侧的边中跨比在0.3610.700之间。我院根据查阅的资料，结合岩头河大桥跨越不对称“V”形峡谷实际的地形，经过各方面的跨径比选，大量的模型计算，整理出思南岩头河大桥最合理的孔垮布置：53m+128m+92m，小T侧的边中跨比为0.414，大T侧的边中跨比为0.719。,结构设计及优化

10、,贵州桥梁设计院,优化桥墩高度不对称的优化措施,不对称连续刚构布置主要表现在，跨径不对称或墩高不对称，或两种情况均存在。思南岩头河大桥就是集两种情况于一体，是同类型桥中颇具特色的结构。 思南岩头河大桥2号桥墩高度为86.5m。1号桥墩高出思南岸边坡自然面的高度为21m。根据计算结果，1号桥墩为35m时，受力合理。1号桥墩与2号桥墩墩高比为0.405。,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,优化合龙段设置横隔板,思南岩头河大桥箱梁底板按照1.5次抛物线规律变化，底板钢束较多，纵向预应力沿底板曲线布置，对底板产生径向分力，对于合龙段附近只有32cm厚的底板来说，要承受一定长度范围内的径向力，是比较困难的

11、。 为此，在合龙段附近增设横隔板（合龙段横隔板图见图7），由于横隔板的强大作用，在合龙段附近一定范围内径向力将被横隔板平衡，对底板非常有利。,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,优化合龙段设置横隔板,图7 合龙段横隔板示意图 （单位：cm）,结构设计及优化,贵州桥梁设计院,优化设置径向力平衡钢筋,为了防止由于底板受到纵向钢束的径向力的作用而产生崩裂，我院在底板内设置径向力平衡钢筋。底板无波纹管的部位采用单肢平衡钢筋卡在底板上下外层横向钢筋上（单肢平衡钢筋见图8）；底板有波纹管的部位采用半闭合平衡钢筋将底板上下外层横向钢筋框住（半闭合平衡钢筋见图9），使底板上、下缘整体受力。,结构设计及优化,贵州桥

12、梁设计院,优化设置径向力平衡钢筋,图8 无波纹管底板平衡钢筋设置示意图,图9 有波纹管底板平衡钢筋设置示意图,施工方案及竣工通车,贵州桥梁设计院,施工方案,施工方案、施工顺序决定计算步骤，计算结果指导结构设计。施工方案的选定，施工顺序的划分是结构分析的关键。根据现场的实际情况，思南岩头河大桥施工方案采用挂篮悬臂浇筑施工。,施工方案及竣工通车,贵州桥梁设计院,施工流程示意,思南,凤 冈,施工方案及竣工通车,贵州桥梁设计院,现场施工照片,施工方案及竣工通车,贵州桥梁设计院,竣工通车,思南岩头河大桥2009年初开始施工，2010年11月29日全桥成功合龙。2011年1月15日通车。,施工方案及竣工通

13、车,贵州桥梁设计院,竣工通车,科 研,贵州桥梁设计院,依托工程思南岩头河大桥,跨径布置：53+128+92=273m 墩 高：86.5m、35m 主梁梁高：变高 支点梁高：9.5m、6.2m 跨中梁高：3.2m 梁 宽：9.5m 荷 载：双向2车道，公路级,科 研,贵州桥梁设计院,研究的主要目的,“山区不对称连续刚构设计关键技术及示范应用研究”为2009年西部交通科技建设项目（2009 318 223 081），本项目由交通运输部公路科学研究院与贵州省交通科学研究院、大连理工大学、贵州省公路工程集团总公司、长安大学、河海大学共同承担。 研究山区不对称连续刚构的目的，是在“高墩弯桥项目”研究成果

14、基础上，补充研究“高低墩”和“跨径不对称”布置的关键技术问题，并将成果纳入到“高墩弯桥项目”的成果之中，形成山区大跨径梁桥设计与施工成套技术。,科 研,贵州桥梁设计院,研究的主要内容,针对不对称连续刚构中高低墩和分跨不对称情况展开如下研究： （1）专题1：不对称连续刚构空间受力与变形研究； （2）专题2：不对称连续刚构动力特性研究； （3）专题3：不对称连续刚构主要构造型式研究； （4）专题4：不对称连续刚构施工和控制技术研究。 以示范工程贵州思南县岩头河大桥为模型，通过BridgeKF数值仿真分析，研究不对称连续刚构的关键技术，包括内力变形、结构构造、预应力布置、悬臂施工和控制方法等，将研究

15、成果在岩头河大桥上示范应用，并凝练提升成果写入指南。,科 研,贵州桥梁设计院,研究的主要目标,（1）解决山区“V”形不对称山谷上的连续刚构设计问题，扩大连续刚构桥的应用范围； （2）通过连续刚构“高低墩”和“分跨不对称”布置示范工程中的应用，完善指南，完善连续刚构设计与施工技术。,科 研,贵州桥梁设计院,研究的主要成果,研究方法： 以对称连续刚构桥为基础，逐渐减小其中一个T构的悬臂长度，从而形成一系列不同程度的不对称连续刚构，对其进行各种荷载作用下的结构静力计算。根据计算结果，分析结构的静力响应与不对称程度之间的关系。,一、分跨不对称连续刚构,专题1： 不对称连续刚构空间受力与变形研究,科 研,贵州桥梁设计院,研究的主要成果,专题1： 不对称连续刚构空间受力与变形研究,一、分跨不对称连续刚构,式中，与分别为小T构与大T构的悬臂长度（包括墩顶梁段长度）。对称时=1。,定义两T构的悬臂长度（包括墩顶梁段）之比为分跨比例（不对称系数），即：,科 研,贵州桥梁设计院,研究的主要成果,专题1： 不对称连续刚构空间受力与变形研究,一、分跨不对称连续刚构,科 研,