第九节 津浦联络线矮塔斜拉桥
京沪高速铁路天津枢纽津沪联络线特大桥位于天津市西外环互通交汇处,主桥为跨度(64.6+115+115+64.6)m的三塔预应力混凝土矮塔斜拉桥。桥梁位于直线及部分缓和曲线上,线路纵坡-9.512‰,设计行车速度160km/h,为双线有砟轨道。
一、结构设计
经结构体系比选,矮塔斜拉桥采用刚构连续梁体系(图4.2.41),中塔与梁、墩固结,边塔与梁固结、与墩分离并设置活动支座,边墩设活动支座。
1.主 梁
斜拉桥主梁为预应力混凝土单箱三室箱梁,支点处梁高6.0m,跨中范围梁高4.0m,下缘按二次抛物线变化。箱梁顶宽14.4m,底宽由支点处8.4m变化至跨中10.0m。箱梁中腹板采用直腹板,边腹板采用斜腹板,厚度由支点处0.8m变化至跨中范围0.45m。顶板厚度一般为0.4m,底板厚度由支点处1.0m变化至跨中0.4m。斜拉索锚固于腹板外侧。主梁顶板、腹板及底板内布置纵向预应力钢绞线,腹板设置竖向预应力粗钢筋。桥面板横向按钢筋混凝土结构设计,不设横向预应力。各墩支点处以及索锚固处设置横隔板。
2.索 塔
索塔为钢筋混凝土结构,梁顶面以上高15.0m。为增强造型的表现力,塔柱采用横向宽度2.0m、纵向从塔顶3.0m变宽到梁顶面3.7m的实体截面,外轮廓作倒角、凹槽等处理,塔柱横向不设横撑。
图4.2.41 (64.6+115+115+64.6)m矮塔斜拉桥(单位:cm)
3.斜拉索
斜拉索采用双索面半扇形布置,每个索塔设7对拉索。塔上索距为0.7m,梁上索距为4.0m。斜拉索在索塔内通过,并通过索鞍构造锚固于塔身,两侧对称锚固于梁体。索体采用环氧涂层高强钢绞线,抗拉强度标准值为1860MPa,允许疲劳应力幅为250MPa。防护采用热挤压PE护套。由于环氧喷涂钢绞线的中心丝及六根边丝均致密附着一层环氧树脂保护膜,斜拉索对各种腐蚀环境具有更好的抗腐蚀性能。
4.索 鞍
桥梁采用分丝管形式索鞍(图4.2.42)。分丝管索鞍由多根钢管组焊而成,每根钢绞线通过一个钢管,不存在钢绞线相互挤压问题,索鞍的斜拉索出口处设置抗滑锚板,可防止成桥后钢绞线滑动。
图4.2.42 分丝管索鞍构造
5.桥墩与基础
桥墩为钢筋混凝土实体结构,中塔墩与主梁固结,其余墩顶设置支座。塔墩横桥向采用上大下小圆曲线变宽的结构形式,以获得良好的造型表现力。边墩采用与引桥形式相同的圆端形桥墩。
各墩均采用钻孔灌注桩基础,中塔墩、边塔墩钻孔桩桩径为1.5m,边墩钻孔桩桩径为1.25m。由于地下水对混凝土具有一定侵蚀性,承台及桩基础采用抗侵蚀混凝土。
二、模型试验
由于矮塔斜拉桥的拉索张拉力大、夹角小,索塔鞍座区局部应力状态以及锚固装置抗滑能力等问题值得关注,相关单位进行了以下两项模型试验研究:
(1)索鞍处节段模型试验:采用足尺模型试验,研究主塔混凝土内部劈裂应力的量值及分布规律,用以指导主塔鞍座下的钢筋布置,检验分丝管索鞍构造的合理性,确定索塔的开裂荷载及抗裂安全系数。
(2)索塔锚固抗滑节段模型试验:通过试验模拟桥塔两侧偏载(即抗滑力),研究两侧锚固装置在偏载力下的微动情况及锚固装置内环氧砂浆对索的握裹力,验证索塔抗滑装置的可靠性。
模型受力性能、抗滑移及超张拉试验的测试数据表明,模型结构、分丝管及锚下竖向及横向劈裂应力均未超出规范允许值,结构受力状态处在弹性工作范围内。