V型墩-连续梁结构设计

V型墩-连续梁结构设计

栗勇1、安邦1、姜鹏1

（北京市市政工程设计研究总院1，北京，100045）

摘要希望桥采用创新型的V型墩-连续梁结构，该结构由V型墩、墩顶系杆、支座以及采用肋梁式横截面的主梁组成。本文介绍了该桥的总体布置、结构设计特点。

关键词V型墩；连续梁；结构设计。

一、工程概况

希望路位于洛阳市新区，是新区内一条重要东西向交通干道，希望桥是希望路上跨伊河的一座桥梁。上部采用先简支后连续预制箱梁，下部采用V型墩。水中桥梁布置为35+25（V型墩处）+35米，岸上桥梁布置为30+20（V型墩处）+30米，桥梁全长811米。

图1 希望桥立面效果图

二、桥型方案的整体构思

随着经济的发展和科学技术的进步，人们对于桥梁的要求并不限于跨越功能，对美观的关注程度日益提高。在充分考虑桥位特点、通航要求、桥型与周边环境协调等因素后，确定主桥采用V型墩-连续梁结构。

目前，国内V型墩-梁式桥多采用V型墩-连续刚构结构，其技术成熟可靠。但对于纵断较低或长度较大的桥梁，V型墩-连续刚构桥的温度内力（升降温差引起的次内力）、收缩徐变内力以及分联墩对桥梁景观的不利影响均限制其应用。综合比较两种结构优缺点，确定主桥采用新型的V型墩-连续梁结构。

该桥型具有以下特点：

（1）该结构由V型墩、墩顶系杆、支座以及采用肋梁式横截面的主梁组成。V型墩、墩顶系杆构成独立的承重、传力构件，将支座传递下来的竖向荷载传至基础。

（2）V型墩-连续刚构桥斜腿中心线与垂线夹角多采用30°左右，V型墩-连续梁桥可根据景观需求夹角采用30~60°。

（3）墩顶系杆完全置于主梁肋板之间，桥梁造型与V型墩-连续刚构桥相同，且全桥无需单设分联墩，桥梁景观效果更趋完美。

（4）上部采用简支或连续预制箱梁，相对于V型墩-连续刚构桥，既避免了V型墩间复杂的墩梁结构又加快了上部施工工期。

（5）由于主梁与V型墩通过支座连接，主梁可采用简支或连续结构，结构温度次内力、收缩徐变次内力问题得以解决。

图2：桥型总体布置图（局部）

三、结构设计

（一）、主梁

上部结构采用先简支后连续预应力砼预制箱梁结构，箱梁跨径分别为20米、25米、30米、35米，考虑到美观要求，一联内梁高等高。25米箱梁同35米箱梁梁高为1.8米，20米箱梁同30米箱梁梁高为1.6米。单幅桥宽20米，横断面布置6片梁。鉴于系梁对类梁式截面横隔梁有一定削弱，主梁采用整体性能好的预制箱梁。

图3：上部横断面布置

（二）、V型墩及基础

V型墩跨径为20米、25米两种，净高分别为8.4米、10.5米。顺桥向，V墩两斜腿顶部通过系梁连接成整体，系梁截面为高度1.2米（1米），上口宽1.5米，下口宽2米的梯形截面。大、小V墩标准段斜腿纵桥向厚度分别为2米、1.6米，外缘由圆曲线接直线段组成。根据景观需求，斜腿中心线与垂线夹角为51°。横桥向，V墩由3片斜腿组成，间距3.4米，两斜腿通过墩顶横梁连接成整体。每片斜腿横桥向为3～4.56米变宽，外缘由圆曲线接直线段组成。桥墩基础采用群桩接承台形式，承台尺寸为8.5×17.7×3.15米，下接为10颗直径为1.5米的钻孔灌注桩。

图4：大V墩外形图

图5：小V墩外形图

系杆采用预应力结构来承担拉力，预应力采用7束13φS15.2钢绞线。钢束在两端采用竖弯并锚固与V型墩墩身以解决系杆与墩身连接问题。

图6：V墩系杆预应力布置图

四、结构分析

根据大桥的受力特点，V形墩、墩顶系杆构成独立的承重、传力构件。为达到景观要求，本桥墩斜腿中心线与垂线夹角（夹角为51°）较大。在上部结构荷载的作用下，桥墩内部及与相关构件连接位置局部应力较为复杂。因此为掌握V型墩受力性能，采用Midas-Fea建立仿真模型。

图7 结构离散图图8 V墩正应力图

图9 中肢墩正应力图图10 中肢墩主应力图

图11 系杆正应力图图12系杆与V墩接触面主拉应力云图从图8~12看，桥墩各肢受力基本均匀，短期效应组合下V墩整体拉应力为0.01～0.72MPa。其中，V墩斜腿交汇处及斜腿外侧部分位置出现0.2～0.5 MPa拉应力，系杆跨中下缘为0.1～0.5 MPa拉应力；系杆与V墩内侧接触区域为0.2～0.72MPa拉应力，支承中线处系杆局部主拉应力达到2MPa。通过上述分析，V型墩斜腿主要承担轴向压力，系杆主要承担轴向拉力；斜腿、系杆可分别通过配置普通钢筋、预应力来解决受力问题；系杆与V型墩连接处主拉应力较大，通过预应力钢束下弯可以解决。

五、结语

对于纵断较低的城市桥梁，V型墩-连续梁结构相对于其它V型墩梁式结构受力更加合理，桥梁景观效果更佳。希望通过本文介绍能为国内类似景观桥梁的设计提供参考。参考文献

【1】JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范