鋼與混凝土施工分析的論文
摘要：介紹了上海城市軌道交通明珠線特殊大橋-中山北路橋設(shè)計與施工概況及主要技術(shù)要點和創(chuàng)新點。中山北路橋上跨道路主要干道環(huán)線中山北路高架橋，為三跨30m+55m+30m預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼組合連續(xù)梁橋，即邊跨為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，并自中墩支點向跨中伸出2.5m與預(yù)制箱梁縱向連接，經(jīng)體系轉(zhuǎn)換形成連續(xù)梁，鋼梁上橋面板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用剪力釘連接技術(shù)形成組合梁。目前該橋已施工完畢，經(jīng)驗收，質(zhì)量被評為優(yōu)良。
關(guān)鍵詞：組合梁;連接技術(shù)；設(shè)計與施工技術(shù)；
一、概述
中山北路橋位于軌道交通明珠線與上海市中山北路、西體育路、新市路、西江灣路的交匯處,上跨道路中山北路高架橋，與其斜交角約為30°。橋梁上部結(jié)構(gòu)為三跨（30+55+30米）連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，其兩邊跨為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，梁高為1.90～2.35米。中跨為鋼－混凝土結(jié)合梁，梁高2.35米，全橋?qū)?.9～8.92米。橋梁中墩采用圓形獨柱結(jié)構(gòu)，直徑2.0米，墩高16.804米(1#墩)和15.604米(2#墩)。兩邊墩為雙矩形柱加系梁結(jié)構(gòu)，墩高18.301米(0#墩)，15.591米(3#墩)�；A(chǔ)均為鉆孔灌注樁、承臺結(jié)構(gòu)。
二、橋型選擇
(一)方案選擇
由于城市交通的發(fā)展，城市立交橋跨越主要交通干道時有發(fā)生，針對這種跨度大、曲線斜交的橋梁，常采用的橋梁型式有預(yù)應(yīng)力混凝土梁或鋼與混凝土結(jié)合梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁常用的施工方法有支架現(xiàn)澆和懸臂澆注法，支架施工嚴重影響相交主路交通，而懸臂澆注時由于采用的掛籃等施工設(shè)備需占用一定空間，增加了橋梁高度，而造成不必要的浪費。連續(xù)結(jié)合梁施工時常采用分段制作現(xiàn)場拼裝，主跨接頭一般設(shè)在彎距零點附近，拼裝時須在接頭處搭設(shè)臨時支架，仍會局部影響主路交通。而簡支結(jié)合梁梁高較高，跨度受到限制。因此，尋找一種跨度大、重量輕、能預(yù)制安裝的橋梁結(jié)構(gòu)形式非常必要，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁與結(jié)合梁的縱向連接結(jié)構(gòu)，是一種非常有效且有競爭力的方案。目前世界上已建成一批混合結(jié)構(gòu)的橋，如：法國Namandi斜拉橋，德國Kurt-Schumacher斜拉橋，日本生口橋、多多羅大橋及國內(nèi)的徐浦斜拉橋等(2)。
軌道交通明珠線中山北路橋橋位處交通狀況復(fù)雜，需上跨道路內(nèi)環(huán)線的中山北路高架橋，為不影響交通，預(yù)制梁的最小跨度為50米。而橋下又處于四條交通干道的交匯處，使得橋墩的位置也受到限制。
方案比選時，曾考慮過全鋼梁方案，但造價比原造價增加181萬元，約40%。最后，經(jīng)研究分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及評估論證，此橋采用30+55+30米的連續(xù)體系縱向牛腿連接的混合結(jié)構(gòu)，此橋型成功地解決了跨越主干道而不中斷交通的難題，橋梁外型簡潔明快，造價低，是明珠線橋梁的成功之處之一。
（二）邊跨懸臂長度探討
本橋在施工過程中存在著體系轉(zhuǎn)換問題，在開口鋼梁吊裝時是懸臂梁加簡支掛梁體系，所受荷載為開口鋼梁及預(yù)應(yīng)力混凝土梁自重，鋼梁與混凝土梁連接后轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁。
連接截面一般比較薄弱，應(yīng)設(shè)置在內(nèi)力較小的地方，如彎距零點附近，約l/4（中跨）處。但由于本橋所處的特殊位置，受地面道路和立交橋通行等條件的限制，中墩必須設(shè)置于快慢車道的分隔帶中，而現(xiàn)澆懸臂采用支架施工，不能侵入所跨的道路環(huán)線高架橋凈空，經(jīng)實測，橋梁的懸臂長度只有2.5m，僅為中跨的`0.05l。為保證此種結(jié)構(gòu)體系在初次使用時安全、可靠，設(shè)計時進行了各種工況的比較分析，經(jīng)計算得知，中墩支點彎距與中跨跨中彎距基本平衡，說明結(jié)構(gòu)體系是合理的，但由于連接點位置距中墩支點太近，使得該處頂板彎距達到11382kN-M，所以連接點結(jié)構(gòu)是否安全可靠，是此橋設(shè)計成功的關(guān)鍵。
三、結(jié)構(gòu)設(shè)計概述
1、特殊荷載及其組合
軌道交通高架橋不同于其他橋梁的特點之一即梁軌之間相互作用的縱向力，橋上縱向力考慮伸縮力、撓曲力、斷軌力和制動力。以上這些力作用在梁軌接觸面上，但對一般的橋梁上部結(jié)構(gòu)影響不大，驗算墩臺時作用點移至支座中心處，上述各力依照下列原則組合：伸縮力與撓曲力不疊加，選取較大者和制動力疊加；如斷軌時鋼軌產(chǎn)生的斷軌力大時，則按一股鋼軌斷軌，另一股鋼軌內(nèi)存在伸縮力或撓曲力計算；不論如何疊加，其最終作用力的量值不應(yīng)超過全橋扣件總阻力。
2、橋梁縱斷面設(shè)計
本橋位于設(shè)計縱斷坡度為1.6%的坡道上。邊跨30米為變截面，為保持本橋與區(qū)間橋梁的協(xié)調(diào)一致，梁高由邊跨端部1.9米按直線漸變至中墩支點2.35米，邊跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁，并在中支點處向中跨懸臂2.5米，做成牛腿與中段結(jié)合梁相接。中段為鋼－混凝土結(jié)合梁，梁高2.35米，結(jié)合梁長50米。
3、橫斷面設(shè)計
橋面全寬一般段為8.9米，漸變段為8.9～8.92米。邊跨混凝土箱梁采用單箱單室。滿堂支架施工。中跨結(jié)合梁為雙箱單室，結(jié)合梁全高2.35米，鋼梁高2.0米，考慮施工吊裝能力700kN左右，因此，橫斷面設(shè)計為雙箱，每箱單獨重約700kN，吊裝之后在兩鋼箱梁之間用型鋼橫向連接。
4、鋼梁設(shè)計
鋼梁采用箱形截面（鋼梁頂板為混凝土橋面板）。鋼材為16Mnq鋼。鋼梁與混凝土頂板用剪力釘連接。
5、預(yù)應(yīng)力混凝土梁與結(jié)合梁的連接
預(yù)應(yīng)力混凝土梁與結(jié)合梁的縱向連接是本橋設(shè)計的關(guān)鍵點�；旌狭褐袖摿号c混凝土的連接方式大致可分為三種，即填充混凝土前板式、填充混凝土后板式和鋼板式�；炷吝B接施工操作容易控制，質(zhì)量易于保證，而鋼板連接，構(gòu)件加工、吊裝及予埋鋼板的位置等各個工序的精度要求都較高，施工質(zhì)量難于控制。
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