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档案丨 每日一桥——云南红河大桥

 唐继舜 2016-12-27

桥  名:云南红河大桥

桥  型:预应力混凝土连续刚构

跨  径:58m 182m 265m 194m 70m

设计单位:云南省交通规划设计研究院、北京建达道桥咨询有限公司

施工单位:中交第二航务工程局有限公司

混凝土用量:47312m3

钢材用量:11600t

造  价:1.1亿

建成日期:2003年5月


1、概况

红河大桥位于云南省元江县城西北,是国道213线元江~磨黑高速公路上的一座特大型桥梁。大桥为跨径58m 182m 265m 194m 70m的5跨不等跨连续刚构桥,桥梁总长801m(图1)。平面第一跨中的56.66 m位于半径800 m、转角14o51’25”的缓和曲线内,其余各跨均位于直线上。


图1  红河大桥全景

桥位地处亚热带季风地区,日温差变化大,雨量充沛。年平均气温16.5℃~21.5℃。元江无通航要求,水位不控制设计。设计速度为60km/h,六车道桥梁宽度22.5m,设计基本风速22m/s,地震按VII度设防。


2、桥梁结构

(1)桥梁总体布置

红河大桥跨越V形深谷,谷深170多米,采用主跨为265m的5跨不等跨的连续刚构(图2)。本桥基层为微风化板岩,桥台和1、4号边墩采用扩大基础,2、3号中墩采用群桩基础(承台下设20根直径2m桩)。


图2  大桥桥型布置(尺寸单位:cm)

(2)箱梁构造

箱梁采用直腹板单箱单室结构(图3),结构轻巧,美观。2、3号主墩单“T”箱梁梁高采用1.5次抛物线变化,其余主梁梁高采用2次抛物线。底板厚度均采用2次抛物线变化。箱梁腹板厚度采用40cm、50cm、60cm三个标准梯度变化,仅在边跨梁端和主梁零号块稍有加厚。本桥2、3号墩顶梁高为14.5m,高跨比为1/18.3;根部底板至196kN,锚头厚130cm,腹板厚60cm,跨中腹板厚40cm,箱梁顶板横向悬臂长5.5m。在次边跨和中跨合龙段位置各设置两道厚40cm的横隔板。


图3  箱梁断面(尺寸单位:cm)


(3)桥墩

本桥主墩均采用双柱式薄壁墩身,墩身外轮廓为矩形,墩身横桥向宽度与箱底同宽,即11.5m。各墩尺寸(图4)。


图4  各桥墩断面(尺寸单位:cm)


(4)箱梁预应力布置

箱梁为三向预应力混凝土结构。本桥预应力设置的特点在于纵向预应力只有顶板束、中跨底板束、边跨底板束,而且钢束均设置平弯;同时只有边跨底板束在梁端一定范围内设置竖弯。


纵向预应力采用真空辅助吸浆新工艺。为防止箱梁张拉纵向预应力引起悬臂端部拉应力过大,悬臂端出现顺桥向裂缝,在距箱梁悬臂端部1.5m处增加单根钢绞线,在每个块件纵向预应力张拉到50%时张拉该根钢绞线至196kN,锚头采用单孔可张拉连接器,下一块件浇注前采用连接器接长。


(5)主梁施工和施工控制

箱梁采用悬臂浇注施工,先合拢边跨,边跨合拢前后对梁端加卸载,改善边墩的受力状况,再合拢两个次边跨(二、四跨),最后合拢中跨,次边跨及中跨合拢前分别对主梁施加了2000kN和3000kN的水平顶推力,施工过程中对全桥各施工阶段实施了监控,最终合拢时,主梁梁体应力、标高与设计值吻合良好。


3主要技术特点和创新

(1)大、高、长

本桥主跨265m,主跨长度居当时国内已建成的连续刚构第二位。2、3号主墩高度均超过100m,其中3号墩高达121.5m,经检索查询为当时混凝土连续刚构桥型桥墩最高者。长,指桥长,连续长度为769m。

(2)墩身内力调整

4个桥墩,最高3号墩高121.5m,最矮1号墩高21.85m(图5),矮墩分配到的温度水平力和制动力比较大,因此采取以下两种施工方法来改善桥墩的这种受力不均匀状态:


图5  桥墩高度相差较大


①边跨合拢前加载,合拢后卸载

当悬臂浇注完成后,在悬臂端施加了1000kN的压重,然后浇注边跨合拢段,张拉边跨底板钢束,最后拆除等量压重,这种办法可有效改善1号墩的墩顶轴力,使两墩墩顶轴力相差较小。

②次边跨、中跨合拢前对主梁进行顶推

在次边跨合拢前,对主梁施加2000kN的顶推力,焊接劲性骨架,然后次边跨合拢将顶推力永久保存在主梁里,最后张拉次边跨底板钢束。在中跨合拢前,对主梁施加3000kN的顶推力,中跨合拢。这样,对改善1号桥墩的墩顶弯矩效果显著,而且有助于防止主跨梁的下挠。

(3)构造特点

跨中合拢段设置横隔板

本桥由于中跨跨径较大,中跨跨中底板钢束较多,纵向预应力沿底板曲线布置,对底板产生径向分力,对于跨中附近只有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。跨中设置横隔板后,由于横隔板的强大作用,在距离跨中一定范围内径向力将被横隔板平衡,对底板非常有利。

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作用而产生劈裂,按计算要求在底板内设置径向力平衡钢筋,即采用“[”型钢筋将底板上下横筋框住。使底板上、下缘整体受力。

高墩设置横隔板

2、3号桥墩高度均在100m以上,其中2号墩高102.8m,3号墩高121.5m。为了增强2、3号桥墩的稳定性,在两片墩中间沿墩高等间距设置了两道横系板(图6)。


图6  高墩设置


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