【摘 要】本文介紹位于強風強震區的世紀大橋主孔斜拉橋的結構設計概況和特點,包括橋梁的設計條件、總體布置、邊主梁、主塔以及結構抗風、抗震設計特點。
【關鍵詞】世紀大橋 斜拉橋 邊主梁 結構設計
一、工程概況
世紀大橋位于海口市中心區西北、海甸河入海口處。跨越新港港區,南岸為濱海公園,南引橋穿過規劃中的濱海高層區與濱海立交相接,北岸與海甸島沿江五路平接。本橋為《海口市城市總體規劃》所選定的橋位,是海口市道路網絡工程的重要組成部分,是溝通海甸島與市中心區的南北主干道,與龍昆北路、海秀大道、和平路、沿江五路構成圍繞市區的環線。
世紀大橋主孔跨越新港港區,受通航凈高不小于24m、中孔雙向通航凈寬不小于310m。邊孔通航凈寬不小于130m、橋下通行3000t級海輪要求的限制,經多方案比選論證,最終選定的橋式方案為147+340+147(m)的斜拉橋。
本橋基礎工程已經施工完畢,正在進行主塔施工,預計2001年底前建成通車。
二、主要技術標準及設計條件
(1)橋上線路等級:城市主干道一級
(2)設計行車速度:60km/h
(3)橋面按六車道布置,兩側各設1.5m人行道
(4)橋面最大縱坡為3.5%,橫坡為2.0%
(5)通航標準:最高通航水位4.0m,通航凈高24m,通航凈寬單向130m、雙向310m。
(6)設計荷載
汽車荷載:汽-20級設計、掛-100驗算
人群荷載:3.5kN/平方米(不考慮全橋滿人荷載)
溫度荷載:體系升降溫±10℃,索與塔、梁溫差10℃,主梁上下緣及主塔左右側溫差5℃
船撞力按3000t級考慮
設計基本風速V10=46.3m/s
地震荷載:根據橋址區地震安全性評價報告的結論:在100年使用期內超越概率為10%的地震烈度為8.3度,基巖加速度峰值為264gal;在50年使用期內超越概率為10%的地震烈度為7.91度,基巖加速度峰值為241gal。
三、結構設計
1.總體設計布置
本橋的結構體系為雙塔雙索面預應力混凝土邊主梁斜拉橋。其跨度組成為147+340+147m,橋面全寬為30.4m[1.6(索區)+1.85(人行道及欄桿)+11.5(機動車道)+0.5(雙黃線)+ 11.5(機動車道)+ 1.85(人行道及欄桿)+ 1.6(索區)]。
主梁從抗震方面考慮盡量減少結構自重,降低結構的地震反應,從方便施工角度出發,采用預應力混凝土邊主梁結構形式,主梁寬跨比為1:11.2,高跨比為1:162;主塔從抗風方面考慮采用鉆石型混凝土框架結構和較矮的塔高,塔高H與跨度L之比為0.22;斜拉索采用空間扇形布置,與鉆石型主塔配合彌補主梁抗扭剛度的不足,提高結構的扭轉自振頻率和扭彎頻率比,為主梁的抗風穩定性提供較好的基礎,其在主梁上的間距為7.2m,采用平行鋼絲拉索體系。
主塔固結于沉井頂面,主梁通過豎向支座支承于主塔橫梁上,在其縱向設置一對彈性支承索提供水平彈性約束以降低結構的地震反應,側向設置抗風支座,主梁在邊墩處通過豎向拉壓支座和部分壓重解決邊墩負反力問題以利于結構抗震,并在側向設置抗風支座。由上述支承體系構成本橋的立面內為半飄體系,在橫向為三跨連續體系。