1 概述
碧云大橋位于遵義市碧云路路口，跨越湘江河，距上游的新華橋正南面100 m 處。由于新華橋橋面窄及標(biāo)高不夠，難以滿(mǎn)足交通和防洪要求，決定新建碧云大橋。橋位處湘江河百年一遇洪水位816.80 m ，兩岸道路標(biāo)高818.45 m ，高差僅為1.65 m ，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)高度限制較大；橋位斷面為典型的道路+ 河堤+ 河道+ 河堤+ 道路組成斷面，基本上無(wú)引道長(zhǎng)度；規(guī)劃河道寬度58 m ，現(xiàn)狀河堤線距離59.2 m ，為了滿(mǎn)足防洪和景觀要求，委托方要求一跨過(guò)河，河中不能布設(shè)橋墩。在諸多限制條件下，多方案比較分析認(rèn)為橋型僅局限于下承式拱橋、槽型梁橋、剛構(gòu)橋等低結(jié)構(gòu)高度橋型。
經(jīng)過(guò)多方案比較分析，決定采用凈跨徑60 m的單孔剛構(gòu)橋橋型方案，大橋全長(zhǎng)77.12 m ，橋?qū)?0 m (橋型布置見(jiàn)圖1)。
2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
(1) 設(shè)計(jì)荷載： 城—B； 人群荷載：4.5 kPa；
(2) 設(shè)計(jì)洪水頻率： P= 1%；
(3) 設(shè)計(jì)洪水位： H= 816.80 m；
(4) 通航標(biāo)準(zhǔn)： 不通航；
(5) 地震烈度： 6 度， 按構(gòu)造設(shè)防；
(6) 橋面分幅： 橋面布置為：7 m 人行道+ 16m 車(chē)行道+ 7 m 人行道，全寬30 m。
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 上部結(jié)構(gòu)
大橋上部結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)67 m ，跨徑為3.5 m + 60m + 3.5 m 的預(yù)應(yīng)力混凝土門(mén)型剛構(gòu)橋，主梁斷面采用變截面單箱多室結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)高度較小的情況下獲得較大的結(jié)構(gòu)剛度。截面高度按圓曲線方程變化，跨中設(shè)10 m 等高度梁段。主梁根部梁高2.5 m，高跨比為1/24； 跨中梁高1.5 m，高跨比為1/40。頂板寬30m，底板寬25 m，懸臂2.5m。箱梁頂板厚20 cm ，底板厚20 cm ，腹板寬50cm。在梁端處頂、底板厚度均由20 cm 漸變?yōu)?0cm ，腹板由50 cm 漸變到80 cm。全橋共設(shè)2 道24cm 厚橫隔板，以減小箱梁受扭橫向畸變效應(yīng)。邊跨3.5 m 為實(shí)體段，主要是考慮利用強(qiáng)大的端橫梁將梁體結(jié)構(gòu)剪力和橋墩預(yù)應(yīng)力鋼束錨固力均勻傳到整個(gè)斷面，以防止由于應(yīng)力集中造成的局部裂縫，同時(shí)也為梁體增加平衡配重，盡量改善由于邊跨過(guò)短造成的受力不合理現(xiàn)象(橫斷面布置圖見(jiàn)圖2)。
3.2 下部結(jié)構(gòu)
3.2.1 橋墩設(shè)計(jì)
碧云大橋橋墩為雙薄壁墩，墩高7.5 m ，均為寬25 m ，厚50 cm 的矩形斷面。直壁墩與斜壁墩均與梁體和基礎(chǔ)固接，在斜壁墩中加豎向預(yù)應(yīng)力，采用50# 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)， 直壁墩采用50# 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)按擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，為40# 混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)×寬×高為6 m ×27 m ×2 m ，橋墩豎向預(yù)應(yīng)力體系錨固在基礎(chǔ)內(nèi)。基礎(chǔ)持力層為完整的中風(fēng)化砂巖層， 基底容許承載力為1200kPa。
3.2.2 橋臺(tái)設(shè)計(jì)
該橋橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)，兩岸橋臺(tái)高度分別為7.9 m 和9.6 m ，臺(tái)身長(zhǎng)均為5.8 m ，與現(xiàn)狀河堤接順，基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)。
3.3 其他
橋面鋪裝為等厚8 cm 防水混凝土鋪裝，伸縮縫為SFP-60 型伸縮縫。
4 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析
碧云大橋采用高次超靜定的剛梁柔墩的墩梁固接體系，區(qū)別于普通單孔剛構(gòu)橋所采用的設(shè)混凝土鉸減少超靜定次數(shù)或以增大梁體(和橋墩) 剛度去適應(yīng)不同工況下的內(nèi)力變化的普通做法。采用柔墩以適應(yīng)預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力和溫度變化對(duì)梁體內(nèi)力影響， 使得主梁受力趨向簡(jiǎn)支梁受力性質(zhì)，正彎距值增大，而負(fù)彎距值明顯減小。通過(guò)設(shè)置斜壁預(yù)應(yīng)力混凝土拉桿來(lái)克服主梁變形和內(nèi)力變化的影響。
4.1 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計(jì)算
該結(jié)構(gòu)為墩梁固接的剛構(gòu)體系，從體系形成到結(jié)構(gòu)受力按4個(gè)施工階段和使用階段劃分，施工階段分別為橋墩裸桿(含支架支撐) 并張拉橋墩預(yù)應(yīng)力階段、主梁澆筑階段、張拉主梁預(yù)應(yīng)力階段、主梁和橋墩支架拆除進(jìn)行體系轉(zhuǎn)化的階段。使用階段考慮了恒載預(yù)應(yīng)力、汽車(chē)荷載、整體溫升30 ℃、整體溫降20 ℃、上下梁溫差±10 ℃和混凝土收縮與徐變。計(jì)算縱橫向內(nèi)力采用平面桿系假定，按空間塊理論進(jìn)行應(yīng)力復(fù)核， 利用橋梁通用計(jì)算程序進(jìn)行內(nèi)力分析計(jì)算，空間復(fù)核采用A S2BEST ′98 程序復(fù)核。根據(jù)各階段工況組合內(nèi)力和應(yīng)力的情況，調(diào)整斷面尺寸和預(yù)應(yīng)力鋼束，將各階段受力和應(yīng)力控制在安全范圍內(nèi)。表1 列出控制斷面在使用階段主要應(yīng)力變化和強(qiáng)度系數(shù)。
4.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置
按計(jì)算結(jié)果，主梁和斜壁墩按預(yù)應(yīng)力A 類(lèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)，直壁墩按鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。在主梁和斜壁墩布置預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束采用
φj15.24 (270) 高強(qiáng)度低松弛鋼絞線， 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度
Rby= 1860M Pa。主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束為通長(zhǎng)束， 共計(jì)73 束16×
φj15.24， 梁端設(shè)9 束12×
φj15.24 補(bǔ)強(qiáng)， 斜壁墩設(shè)48 束16×
φj15.24。錨具均為HVM系列錨具， 控制張拉力均為σ= 0175
Rby= 1395MPa。直壁墩配筋按φ25 鋼筋間距8 cm 布置。
5 施工過(guò)程
作為高次超靜定體系，如何有效利用預(yù)應(yīng)力，是整個(gè)施工順序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。碧云大橋施工順序?yàn)椋?1) 澆筑斜壁墩和墩頂部位的主梁；(2) 張拉斜壁墩預(yù)應(yīng)力； (3) 澆筑其它部分橋墩和梁體；(4) 張拉主梁預(yù)應(yīng)力；(5) 施工橋面系。
將斜壁墩分離出來(lái)原因在于：如果主梁與橋墩剛性連接，預(yù)應(yīng)力鋼束提供斜壁墩預(yù)壓力會(huì)按梁體剛度與墩體剛度比進(jìn)行分配，使得預(yù)應(yīng)力沒(méi)有得到有效利用；同時(shí)這種施工方案存在裸桿穩(wěn)定性較差，且沒(méi)有減小主梁預(yù)應(yīng)力對(duì)橋墩的影響等問(wèn)題。在施工過(guò)程中對(duì)裸桿的支撐和預(yù)應(yīng)力束張拉順序都進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，以保證整個(gè)施工過(guò)程中的安全。
本橋目前施工完成，一次落架成功，實(shí)測(cè)變形和理論計(jì)算吻合較好。
6 結(jié)束語(yǔ)
(1) 城市橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)橋位處實(shí)際地形情況、防洪、接線道路限制和景觀等具體情況合理選擇橋型；
(2) 對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)高度受到限制，同時(shí)景觀要求又較高的中等跨徑城市單跨橋梁，門(mén)型剛構(gòu)橋型不失為一種較優(yōu)的選擇；
(3) 應(yīng)對(duì)施工過(guò)程按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制，充分考慮施工的可行性，以達(dá)到預(yù)期目的。
