肖 宁
（广东省交通规划设计研究院股份有限公司）
【摘要】以广东潮惠高速公路项目中西溪大桥为工程背景，通过建立有限元模型，对倒T型盖梁门架墩施工过程工况、正常使用工况及地震工况设计要点分析，为同类型小角度交叉情况的桥梁设计提供有益参考。
【关键词】倒T型盖梁门架墩；小角度交叉；桥梁设计
西溪大桥于广东省潮惠高速公路桩号K13+500附近跨越西溪，交叉角度仅为28°。桥址区域软基较为深厚，动峰值加速度0.15g。设计阶段经调查，西溪无通航航道，因此原设计采用25m预制组合箱梁配圆柱式桥墩方案。施工期间提出桥下需预留不小于15×5m的通航净空。由于西溪大桥大桩号侧桥墩已开始施工，变更方案应避免对已施工桥墩产生影响。
据此，提出变更方案一，采用65m主跨变截面连续梁。通过25m错孔，左幅采用（44+65+43）m，右幅采用（39+65+48）m。
变更方案二，上部结构采用3×30+20m预制组合箱梁，下部采用预应力门架墩。
由于门架墩方案具有造价低、施工简便、工期短等优点，最终采用门架墩方案。
2.1 门架墩构造
门架墩盖梁主跨24m，需采用预应力结构。由于盖梁梁高较大，其形式采用倒T型，不仅美观，也使桥下能预留更多净高富余。倒T截面尺寸，单侧底板长度《抗震细则》11.2条文[1]a≥70+0.5L，拟定为90cm。中肋厚度及盖梁高度由受力计算确定。
桥墩偏心受力。主墩采用双柱四桩通过矩形承台联为整体，边墩采用单柱双桩通过条形承台联为整体。
2.2 结构有限元模型
结构模型采用MIDAS2012，建立梁单元进行模拟。
⑴由于桥梁所在区域软基较为深厚，为使计算结果准确，应考虑桩土作用，采用土弹簧刚度进行模拟[2]。
图1 连续梁方案
图2 门架墩方案
图3 倒T型门架墩构造图
图4 倒T型门架墩模型图
⑵车辆荷载的模拟采用偏安全的近似算法[3]：将主梁上横向排布的几个车道荷载直接作用在盖梁上，每个车道荷载的横向车轮间距、车辆之间间距和车道数对应的横向折减都符合《公路桥涵设计通用规范》的规定。每列车的车轮轴重按照公式（1）计算确定。
每列车的车轮轴重：
式中，Ri为单片梁的支座活载反力最大值；ηi为梁的横向分布系数；n为盖梁纵向计算时桥梁的设计车道数；γ为多车道横向折减系数[4]。
图5 车辆荷载加载示意图
2.3 施工过程工况设计要点
施工阶段按照实际施工顺序进行模拟：施工门架墩、张拉第一批钢束、架设前半边梁体、架设后半边梁体、张拉第二批钢束、施工湿接缝及调平层、施工防撞栏及桥面铺装。在模拟过程中需注意以下要点：
⑴在架梁工况中必须考虑架桥机荷载，同时对于最不利架设工况应予以充分考虑。例如，在跨中未架设梁体时将架桥机置于大挑臂最外侧等。必要时须在设计说明中对架设施工顺序予以指导和约束。
⑵钢束张拉批次与时机应充分考虑现场实际施工情况。若将门架墩盖梁钢束分为三批张拉：张拉第一批钢束，架设前半边梁体；张拉第二批钢束，架设后半边梁体；张拉第三批钢束，能够有效减少施工阶段盖梁应力。实际施工过程中，若采用三次张拉，在第二批钢束张拉完毕后需等预应力孔道注浆强度达到要求后方可进行移动，这会造成架桥机架梁工作不能连续作业，影响工期。因此，西溪大桥最终选用两次张拉的设计方案。
2.4 正常使用工况设计要点
对于大跨异形门架墩，立柱顶部弯矩与裂缝也是需要重点考察的对象。
西溪大桥门架墩跨度较大，若全部立柱与盖梁采用固结方式相联，整体升降温及作用下，柱顶将产生巨大弯矩。因此将边柱与盖梁的联系方式设计为单向支座，以横桥向（盖梁纵向）作为活动方向。为避免支座滑脱，在支座两侧设有横桥向挡块，挡块间隙不大于支座容许位移，并满足正常位移需要。
图6 边柱柱顶单向支座布置图
2.5 地震工况设计要点
西溪大桥所在区域动峰值加速度为0.15g，需对地震工况进行动力抗震设计。
⑴门架墩按延性抗震理念进行设计。墩柱作为延性构件设计，桥梁基础、盖梁、梁体作为能力保护构件[1]。
⑵一般常用的动力计算方法有反应谱法和时程分析法。由于本桥并未采用减隔震设计，同时设计时程波需要通过人工拟合，本身存在一定误差，且根据设计经验，反应谱法计算结果往往比时程分析法大，加之反应谱法具有计算简单、效率高等优势，因此对于此类门架墩推荐采用反应谱法。
⑶顺桥向地震作用下，为避免结构出现不良扭转，边立柱顶端支座顺桥向应具有足够抗力。其抗力值应结合抗震计算确定，确保立柱屈服时支座不破坏。根据设计经验，需要设置水平抗力较高的抗震支座，必要时需联系厂家专门定制。
图7 动力全桥模型图
门架墩在小角度交叉情况具有造价低、施工简单、工期短等优势，具有很好的适用性。采用倒T型盖梁可以降低门架墩结构高度，不仅美观，也使桥下能预留更多净高富余。本文以潮惠高速公路项目中西溪大桥的倒T型门架墩为例，对施工过程工况、正常使用工况及地震工况设计要点进行分析，为同类型小角度交叉情况的桥梁设计提供有益参考。●
【参考文献】
[1]JTG/T B02-01-2008，公路桥梁抗震设计细则[S].北京:人民交通出版社,2008.
[2]邢世玲，叶见曙，姚晓励.桥梁桩基础有限元模型构建思路与应用[J].特种结构,2010，（2）:67-80.
[3]秦峰,庄庆泰.预应力盖梁设计及计算模型的简化[J].公路交通科技(应用技术版),2015,(03):215-219.
[4]JTG D60-2015，公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社,2015.
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