湛江海湾大桥钢箱梁设计

作 者 简 介 ： 承 虞 ， ， 学专 科 ， 级 工 程 师． 刘 男 大 高
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５期
湛 江海湾 大桥 钢 箱 梁设 计
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助墩 １８１ 的位 置 ， 处 弯 矩 稍 大 ， 虑 到 在此 固定 ． Ｉ Ｔ 该 考
制 造过 程 中 ， 由于焊缝 直 接受拉 和 受弯 曲 ， 锚拉 板与 桥 面板 的焊缝 、 拉板 与 锚 管 的 焊缝 等 处 都 采用 了全 熔 锚 透焊接 ， 接处 荷载 应 力 和 焊接 残 余 应 力集 中程 度 都 焊
侧 配有 风嘴 ， 钢箱 梁 全 宽 ３ ． ３１ 。桥 梁 中线 处 梁 高 ０ ４ １ ＂ １
形 式 ， 种 连接设 计 比较 可靠 。设计 中考 虑 了横 梁 在 这
恒载作 用 下 的下挠 影 响 ， 设计 了上 拱 值 。工 厂 按桥 面 横 向坡 度 ２ ０ 制造 ， ．６ 当钢 梁 的桥 面铺 装 完 成 后 ， 横
斜 拉桥 的混 合 型 主 梁 。斜 拉 索 在钢 梁 上 的索 距 是 １ ６
１， ＂ 因此钢 梁 的标 准 节段 长也 是 １ １ 主桥 的桥 面是 １ １ ６１。 ＂ １ 在 Ｒ＝１ ０ ． ９ １ ４０ ６ ２ ９ １ ＂ １的竖 曲线 上 。从 主 梁 的 横 断 面 看， 钢箱梁 顶 面宽 ２ ． １ 中间设 中央分 隔 护栏 ， ８ ５１ ， ＂ ３ ． 两边 设 防撞 护栏 ， 外是 １ ５１ 宽 的检 修道 和锚 索 区 。两 之 ． １ ＂ １
距 ９ ８１ ， ． １ 与横 隔板 相仿 ， 内力 较大 的 区段 及分 段连 ＂ １ 除 接处 为实 腹板 外 ， 其余 为空腹 式结构 。
３ 结 合 段 的 构 造
２ 钢 箱 梁 的 结 构 设 计
斜拉 桥不 同 于其 他桥 梁 ， 的梁 体 除 了要 承 受 弯 它
斜 拉桥 的上 部梁体 结构 是单 箱三 室的扁 平箱梁 结 构 。为了减小 结 构 的风 荷 载 阻力 ， 梁 的底板 采 用 圆 箱
ｍｍ， 以间隔 ８ ０ｍｍ 的 Ｕ形 肋加 固， 形肋 的尺寸 与 ０ Ｕ
顶 板肋 相 同 。横 梁 是连 接锚 点或 支 点 的 较强 横 隔 板 ，
除支点 处和 首对 索 的 横 梁 有 及 普通横 隔板 均设计 成空 腹式结 构 ， 锚 但 两端 剪力 较 大的 区段 仍保 留 了实 腹 结 构设 计 ， 中间 部分采 用 空腹 式结 构 ， 由角钢 加 拼 接板 连 接 上下 横 肋
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中 外 公
路
２ 第５ 第２卷 ６ 期
００ ６年 １０月
文 章 编 号 ：６ １ ２７ （０ ６０ —０ ２ —０ １ ７ — ５ ９ ２ ０ ）５ ００ ３
湛江 海 湾 大桥 钢 箱 梁 设 计
刘 承虞
本桥 的锚 拉 板 厚 ２ ～ ４ Ｏ ０ ｍｍ， 接 于 箱 梁 桥 面板 顶 焊 面 。锚拉板 结构 可分 为上 、 下 ３部 分 。锚 拉板 的上 中、 部 和 中部开槽 ， 由壁 厚 ２ ￣４ ０ ０ｍｍ 的无 缝钢 管 制成 的
按 照设 计 索 力 、 梁 轴 力 、 梁 端 剪 力 分 别 为 ４ ０ 主 横 ９、
间断重 复加 载 ， 在试 验 过 程 中观 测是 否 产 生 裂纹 与 并
以及增 强其横 向刚度 ， 在锚 拉板 的两侧 焊接 了加劲 板 ，
并和桥 面板焊 连 ， 证 了锚 拉 板 的横 向稳 定 和倾 角 的 保 准确 性 （ １ 。 图 ） 该 处 的桥面 板顶 面 与 底 面 分别 和 锚 拉板 、 纵腹 外 板接 近垂直 地焊 连 ， 于 十字形 焊接 接头 ， 属 又受 到强 大 的拉 力作用 ， 因此对该 处桥 面板 的材 质要 求较高 ， 厚 板
拉板采 用实 际结 构 的尺 寸 ， 了模 拟实 际 结 构 中的横 为 梁端 剪 力 ， 试 验 模 型 的横 梁 延 长 ４ ５ １ 施 加 竖 向 将 ． Ｉ Ｔ
力 。并 设计 了 Ｌ形 加 力 架 模 拟 索 塔 施 加 斜 拉 索 力 。
使用 过 ， 加 拿 大 的安 纳 西 斯 桥 ， 州 的青 州 闽 江桥 如 福 等 。这种 锚 固方式锚 拉 板 在 桥 面 之 上 ， 传力 直 接 且 途 径 明确 ， 构造也 简单 ， 使制 造 、 装 和养护 都 比较方 便 。 安
板， 间距 为 ２ ． １ 其 上 与 箱 梁顶 板 及 斜 拉索 下 锚 点 ７ ７１ ， ＂ １ 的锚拉 板 焊连 。在 两外 腹 板 间设 置 了两 道 内腹 板 ， 间
钢箱梁 的钢结 构设 计重 量 为 １． ／ 包括 二 期 ２ ８ｔｍ， 恒 载在 内的全 部 恒 载 为 １ ． ／ ６ ０ ｔｍ。汽 车 活 载 按 双 向 六车道 布置 ， 荷载 等级 是汽 车 一超 ２ 级 。 ０
在 钢 箱 梁 上 运 用 的新 技 术 ， 为 类 似 的桥 梁 设 计 提供 参 考 。 可 关 键 词 ： 拉 桥 ；钢 箱 梁 ； 拉 板 ； 计 试 验 斜 锚 设
１３ｍ， ． 由此 确定 圆 弧半 径 为 ７ ． １ ２ ５１ 。钢箱 梁 顶板 是 ＂ １
１ 钢 箱 梁 设 计 概 况
裂纹发 展等情 况 。 在完 成 ２ ０万 次应 力循 环后 ， 拉 ０ 锚 板及其 附属 部件未 发 现裂纹 ， 续加 载至 ２ ０万 次 ， 继 ４ 探 伤后 表明锚 拉板 与 钢箱 梁 顶 板 的 连接 焊 缝 情 况 良好 。 整个锚 拉板 式索 梁锚 固结 构 的疲劳 强度符 合要 求 。 通过试 验认 识 到锚拉 板 与锚管 的焊缝 端及 箱梁顶 板与锚 拉板 的连接 焊 缝 端 出现应 力 集 中， 传力 的关 是
钢粱 锚
４ 斜 索在 钢 梁上 的锚 固
斜索 在钢梁 上的锚 固是斜 拉桥 的关键 构造 。在 以 往 的钢箱梁 上 ， 采用边 锚箱设 计 的较 多 ， 有用锚 管嵌 也 入外 腹板 式的 结构 。但边 锚箱 结构 复杂 ， 板件较 多 ； 锚 管式 结构 虽简单 ， 锚 管 本 身受 力 复 杂 。本 设 计 采 用 但 了锚 拉板 的结构 形式 。这 种结 构 已在叠合 梁斜 拉桥上
厚 １ ４ｍｍ 的钢 板 ， 在其 下 顺 桥 向焊 有 厚 ６ｍｍ、 隔 间
６ ０ｍｍ 全 桥 连 续 的 Ｕ 形 纵 肋 ， 形 肋 开 口宽 ３ ０ ０ Ｕ ０
ｍｍ， ２ ０ｍｍ ， 越 横桥 向 ３ ２ｍ 间距 的横 隔 板 或 高 ６ 穿 ．
横 梁 ， 成正 交异 性结 构 的钢桥 面 板 。箱梁 底 板厚 １ 组 ２
别 点外 ， 各板件应 力 低 于材料 屈服应 力 ； １ ７ 的设 在 ．倍
计荷 载作 用下 ， 拉 板与 锚 管上 出现屈服 区域 ， 仍具 锚 但
有较 大 的承载 能力 。
在静 载试 验 的基 础上 ， 取一 个 锚 拉 板 足尺 比例 选 模 型 ， 箱梁 采 用 ８ ５ｒ 长 度 节 段 ， 板 采 用 １ ４ ｒ 钢 ． ｔ ｌ 顶 ． ｔ ｌ 的宽度 ， 拉板 采 用 实际 结 构 的 尺 寸 ， 行 疲 劳 试验 ， 锚 进 要 求在设 计疲 劳应 力 幅 下 ， 验 模 型经 受 ２ ０万 次 不 试 ０
（ ）两 种梁 体 在 刚度 上相 差 ４倍 ， 了避 免 刚 度 ４ 为 的突 变 ， 由在 钢箱 梁 上 、 下翼 缘 板 的 Ｕ 形加 劲 肋 上 加 焊 Ｔ肋 并逐 渐变 高而 得到缓 解 。
钢 桥
斜 拉 锚
：板＿一Ｉ 生，一 横 ！！ ＿ Ｉ线 Ｅ 腹 ｌ 一 Ｉ ：
（ 铁 大 桥勘 测 设 计 院 有 限 公 司 ， 北 武 汉 中 湖 ４０ ５ ） ３ ０ ０
摘
， ： 江 海 湾 大 桥 上 部 结 构 采 用 钢 一 混 结 合 的 混 合 型 梁 。带 弧 形 底 板 的箱 形 截 面 要 湛
钢 梁 ， 内 同 时采 用 空 腹 式 结 构 的 纵 、 隔 板 以及 焊 接 拉 板 式 斜 拉 索 下 锚 点 的 设 计 都 是 首 次 箱 横
湛江 海 湾 大 桥 的 主桥 为 长 ８ ０ ｒ ４ １ ３的双 塔 混 合 梁 斜拉 桥 ， ６ ＋ １０ ８ ＋ １ ０ ０１ 共 ５孔 组 成 。 由 ０ ２ ＋４ ０ ２ ＋６ １ ＂ １ 其 中钢 箱 梁跨 越 ４ ０ｍ 的 主孔 及 两 个 各 １０ ｍ 的边 ８ ２ 孔， 共长 ７ ６ ４１。两 端 分 别 与 伸 过 ４ 墩 和 ４ 墩 １ ． １ ＂ １ ６ ９ 各 １８１ 的混 凝 土箱梁 通 过 结合 段 全 断 面连 接 ， 成 ． １ ＂ １ 形
５ 锚 拉 板 试 验 研 究
对 于锚拉 板 的构 造细 节 ， 了作应 力计 算分析 外 ， 除 还进行 了索梁 锚 固 区静载 与疲 劳试验 研究 。 静 载试 验 的模型 按 １： 尺 寸从 实际 结构 中主梁 、 １ 锚拉板 和 附近 的箱 梁 板 件 中 ， 出 １ Ｉ 的一段 ， 取 ０１ 长 Ｔ 锚
坡 回到 ２ ０ 。箱 梁 纵 向设 有 两 道 厚 ２ ． ４ｍｍ 的外 腹
３ ０ｍ， 面 设 ２／的 横 坡 ， 部 为半 径 ７ ． 的 圆 ． 桥 ９ ６ 底 ２ ５ｍ 弧 ， 梁底 部 呈流 线形 的 闭合 式 横 截 面 。钢桥 面 板 上 箱
铺 ５ｃ 的环氧 沥青铺 装层 。 ｍ
接 。锚 拉板下 部直 接 焊 在 主梁 外 腹 板 顶 的桥 面 板 上 ， 桥 面板 在此处作 了加厚 处理 。锚 拉板 的 中部 除 了要 利 用槽孔 安装锚 具外 ， 是 锚 拉 板 的上 下 两 部 分应 力 的 还 过 渡 区段 。为 了补 偿 开 孔 部 分对 锚 拉 板 截 面 的削 弱 ，
为 一体 。
复杂 。这是 制造 的难 点 。
（ ）箱梁 的 上 、 ２ 下翼 缘 板 通 过 抗 剪 焊 钉 与 混 凝 土