2019年7月第7期城市道桥与防洪桥梁结构65 D01:10.16799/ki.csdqyfh.2019.07.018合肥市郎溪路南（河特大桥总体设计何晓晖，王健，陈宜言（深圳市市政设计研究有圳518029）摘要：南&河大桥是合肥市城市快速路2溪路工程的控制性节点工程，主桥结构采用特大跨径波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥。

介绍了该桥的设计构思、构造特点和结构分析，设计和施工中采用一系列新技术和新工艺。

对拓宽波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥在大跨、超宽桥梁范围的应用具有积极意义。

关键词：波形钢腹板；耐候钢；梁式桥；悬臂浇筑施工中图分类号：U442.5文献标志码：B文章编号：1009-7716（2019）07-0065-051概述合肥市郎溪路南&大桥是合肥市郎溪路溪路大设范围中的节点工程的技术、桥梁结构采用特大跨径波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥结构采用形箱形1.1技术标准（1路市快速路。

⑵荷载等级:城市-A级，人群荷载3.5kN/m2。

（3）设计速60km/h。

（4作用速度为0.10g,地E。

（5F。

⑹设计1/100。

（7G。

（8）桥梁设计期：100a。

9设计一。

1.2桥址自然条件有南高、11-30m。

工程积平、。

构造合肥子海槽和淮阳古陆边缘带中朝准地台江淮台隆。

未发现活动断裂及其收稿日期：2019-02-21作者简介：1973桥梁专业总工，高级工程师,从事城市桥梁设计和研究工作。

他影响工程稳性的构造。

层为压实填土、杂填土、素填土岩第三系土金山组泥砂岩，局夹泥岩、砂质泥岩、砂岩。

1.3桥梁结构主要材料（1主梁C60混凝土；墩身C40混凝土；承台C40混凝土；C35混凝土。

（2）主钢材：波形钢腹及上、下翼缘采用符合《耐候结构钢》（GB/T4171—2008）的Q355NHD耐候钢材。

（3）预应力钢材束采用高强度、低松弛的桥梁成品预应力钢绞线束，人：=1860MPa；外束采用环氧涂层预应力钢较线,/；k=1860MPa。

2桥梁结构设计2.1总体设计根据该项目交功能的需求，设置中幅主线桥承担过交设置左、右幅辅桥承担沟通南&河两岸市交。

该桥处半径1500m的曲线为布置和施工方便考虑，三幅桥按照主跨径相、连接中心线在同一线的原则布置。

桥梁跨径布置：左幅为92.313m+153m+92.494m；中间幅为95m+153m+95m；右幅为97.687m+ 153m+97.506m（见图1）。

2桥梁宽分中间幅：0.5m（护栏）+12m（行车道）+1m（分隔带）+12m+0.5m=26m。

左幅:7m（人行道、非机动车道）+11.5m（行车66桥梁结构城市道桥与防洪2019年7月第7期53 553丁9500（左幅9235. 3,右幅9768. 7）_12^30 地面线02m 钻孔桩34300153000 2m 钻孔桩5549530（左幅9234. 4,右幅9753. 7） O - g coF8"便15] 25L400地面线190 0 （左幅桥） ，330 335 1190 55190501150图1桥型总体布置图（单位：C0）2600 （中幅桥）2550机动车道5015050人行道非机动车道机动车道图2桥梁典型横断面图（单位：cm ）1900 （右幅桥） .115 0 355 350机动车道非机动车道人行道S H H 0 2m 钻孑L 桩道）+0.5 m （防撞护栏） = 19 m o右幅：0.5 m （防撞护栏&+11.5 m （行车道）+7 m（人行道、非机动车道） = 19 m o三幅桥间距均为1 m 。

主墩墩身采用箱形空心墩，顺桥向桥墩宽均为4.0 m ,中间幅桥墩横桥向宽21.2 m ,边幅桥墩横桥向宽14.2 m ,壁厚0.75 m ,桥墩基础采用群桩基础，桩径2.0 m ,均按摩擦桩设计,承台厚度为4.0 m o2,2主梁结构设计上部结构为三跨波形钢腹板预应力混凝土连 续箱梁体系。

中间幅主桥箱梁采用单箱三室横断面，左幅和右幅主桥箱梁采用单箱双室横断面。

根 部梁高8.5叫高跨比1/18;跨中及边墩处梁高3.6 m , 高跨比1/42.5,梁高按1.8次抛物 。

左幅和右幅波形钢腹板厚度为12~24 mm ,中间幅箱梁波形钢腹板厚为12~26 mm ,波形采 用1600 。

波形钢板 混凝土 板用Twin-PBL连，与混凝土板连采用钢剪力连（3）。

钢腹板 间向连采用搭贴 焊连 方式，使用螺临 结，为 波形钢板，向焊 焊处应按设计 设焊。

为高波形钢腹板 箱梁度, 箱梁中 距 设横。

主梁采用 预应力混凝土结构, 梁体 采用、横、（仅0 ）三向预应力，向预应力 体、体预应力 钢。

2.3中幅桥超宽箱梁结构分析模型桥为 宽波形钢腹板预应力混凝土箱梁结图3 Twin-PBL 连接和角钢剪力键连接构， 使用用桥梁结构.精空间, 结构 行为和 桥行 力 行计 , 结构 度、度及 。

2.3.1混凝土顶底板、横梁、横隔板及内衬混凝土单元采用ANSYS单元库中面体单元——SOLID45单元。

SOLID45单元每个节点均有三 动自由度（UX 、UY 、UZ ）；SOLID45单混凝土 非 非,混凝土 、、 形、 ,钢 、缩、 形及蠕变。

2.3.2波形钢腹板单元采用ANSYS 单元库中四 壳单SHELL63单 。

SHELL63既具有弯曲力具膜力， 承 面荷载和法向荷载。

该 单具 度：三 动 度（UX 、UY 、UZ ）和三个转动自由度（ROTX 、ROTY 、 ROTZ ）。

SHELL63 单形、徐变、大变形和大应特等。

2.3.3预应力筋单元预应力 采用LINK8单元。

LINK8单 着 广泛 应用杆单元，比如可以用来 桁架、2019年7月第7期城市道桥与防洪桥梁结构67连杆、弹簧等。

这种三维杆单元是轴向的拉压单元8不承受弯矩;每个节点具有三个自由度——沿节点坐标系！、"、#方向的平动。

2.3.4连接单元开孔板连接件及焊钉连接件采用COMBIN14单元。

COMBIN14具有一维、二维或三维应用中的轴向或扭转性能。

轴向的弹簧-阻尼器选项是一维的拉伸或压缩单元。

它的每个节点具有三个自由度——！、"、#的轴向移动，不能考虑弯曲或轴向力。

2.3.5材料特性及实常数设置箱梁顶、底板、横梁、横隔板及内衬混凝采用C60混凝。

板、采用Q345。

内应力采用CPS270级0J15.24绞线，公称直径15.299(705.0)，公称J 140.0mm2o内、体外束张拉应力0.75$yb=1395MPa,0.60$yb=1116MPa。

开孔板连接件开孔(长轴70mm,轴50mm),用力移的系曲线，将滑移量0.2mm割线斜率设为连接件度％＞。

2.3.6边界条件梁,一个中采用,采用动。

自由度1。

表1有限元模型约束条件编号支点类型UX UY UZ ROTX ROTY ROTZ 1边支点+F+++ 2中支点+I+++ 3中支点L+++ 4边支点++++注：1.+表示该自由度放松；$表示该自由度约束2.UX—顺桥向；UZ—竖向；UY—横桥向；ROTX—绕顺桥向转角；*OTZ—绕竖向转角；*OTY—绕横桥向转角。

2.3.7荷载作用考虑的种一期、二期、应力用、、度用、混凝缩用、用等。

2.3.8计算分析模型板梁件的单元性，混凝顶底板、横梁、横隔板内衬混凝等混凝件，板、上等件，体内束、等应力件,及开孔板连接件、焊钉连接件等，板-有限元—4)、部轮有元及施工有元(见图5局部有限元模型(1)选择需要的各种单元类型，并设置各单元的选项。

(2材应的材性。

(3线性弹簧单元应的常数输入。

⑷综采用“自顶向”和“自底向”的方法有元；内预应力应节点处混凝顶底板进行耦，应力:横梁锚点及横隔板转向块处混凝横向竖向耦合，但纵向应力无，符：际；板及混凝之间采用弹簧单元拟连接系。

2.4中幅桥超宽箱梁结构专项研究针对结构自身特性，该工程开展了如下专项研究：(1)超宽箱梁成桥运营阶段横向应力及局部构件应力。

(2)超宽箱梁横隔板间距理布置研究。

(3)超宽箱梁偏效应研究。

2.4.1超宽箱梁成桥运营阶段横向应力及局部构件应力分析研究象采用大悬臂宽箱板梁断面，部轮用下，板横向受力较复杂，且板顶底板连接处承受角隅弯矩，局部受力较不利。

通过计算明：(1)对桥面板布置BM15-2、BM15-3、BM15-4、68桥梁结构城市道桥与防洪2019年7月第7期BM15-5和BM15-6五种不同数量横向预应力筋的情况下，分别进行了横向边支点负弯矩最不利和横向中跨跨中正弯矩最不利两种工况下的计算分析。

各工况下顶板横向正应力见表2。

以横向边支点负弯矩最不利工况为例，可以看岀随着预应力束数量的增加，横向中支点和边支点处拉应力和压应力均逐渐增大，横向中跨跨中和边跨跨中处压应力逐渐增大，综合考虑横向支点及跨中处受力，桥面板横向预应力钢束按BM15-4布置是合理的。

（2）在横向边支点负弯矩最不利工况和横向中跨跨中正弯矩最不利工况下，对结构进行稳定性能分析。

计算表，在两种最不利工况下，结构五稳定均大4，稳定性（3）在中支点剪力最大工况和边支点剪力最大工况下，对锚固横梁的纵向应力、横向应力、主拉应力以及主压应力进行分析。

分析结见表3,结表除锚点应力较大，应力均，按筋可。

（4）在中支点剪力最大工况和边支点剪力最大工况下，对的纵向应力、横向应力、主拉应力以及主压应力进行分析。

分析结见表4，结表应力对分布，除主拉应力大，应力均。

在进行处理，筋可应力。

2.4.2超宽箱梁横隔板间距合理布置研究分别米用5m-10m-15m、20m和25m五种横板布置横板合理钢板合梁桥横板不同布置方案的：元分析，可以出以下结（1）按规范偏心车道加载时，横隔板数量对桥梁竖向，横板数量对结构的表3锚固横梁受力分析kN验算项目中支点剪力最大工况边支点剪力最大工况纵向应力-7.84~1.75-5.51~1.21横向应力-2.42~1.36-4.44~2.01主拉应力-1.78~3.11-3.41~3.68主压应力-7.54~0.52-6.29~0.37表4内衬混凝土受力分析kN 验算项目中支点剪力最大工况边支点剪力最大工况纵向应力-15.12~1.19-8.91~1.37横向应力-3.38~1.46-1.56~0.91主拉应力-3.94~3.91-1.18~3.95主压应力-15.91~-2.48-9.97~-0.88向不2）按加，横板主应力，应力在应力中例，五种的的正应力（3）按中力加，随横板数量的，应力的弯正应力的逐渐增加，均10%,横隔板在10-25m o 横板不计2.4.3超宽箱梁桥面板有效宽度研究板合梁桥的，计算各面处板在和下纵向正应力的横向分布，以跨中和支点面的，桥梁计定进行了分析计算结表（1）应力面。