范雪宁 宋爱华 阎红梅(水工设计处)

〔摘要〕上塔交通桥是小浪底南岸引水口进水塔的永久交通桥，是进水塔的组成部分，桥单孔跨径25m，共两跨。本文较详细的介绍了交通桥的布置、桥墩桥台稳定及结构设计。

〔关键词〕桥墩 桥台 稳定 结构

1  工程地质条件

    交通桥桥台基础位于进水塔塔后边坡平台278.0m高程处，基底为P23-5强风化岩组，为暗紫红色粉砂质粘土岩，岩基允许承载力R=300KPa。桥墩基础座落在塔后边坡平台265.0m高程处，基底为P23-5弱风化岩组，岩基允许承载力R=500～600Kpa。基础混凝土与基岩间的摩擦系数均为0.5。P23-5岩组粘土岩抗压强度低，遇水后极易膨胀、崩解。

2  交通桥布置

2.1交通桥总布置

    交通桥位于进水塔的下游端，连接岸边上塔公路。交通桥主要用于施工期及运用期的上塔交通。根据地形、地质条件将交通桥布置为双跨，单孔跨径为25m，总长50m。桥上游端支承在进水塔塔体的后边墙上，起点支座桩号为0+026.17；桥下游端支承在交通桥桥台上，支座桩号为0+075.43，桥两跨之间由桥墩连接。根据施工期单件设备尺寸及重量的要求，考虑上塔运输采用汽-20、挂-100的荷载标准，安装桥面宽为6.6m，除人行道和混凝土栏杆外，桥面净宽为4.96m。根据交通桥的布置，考虑工程进度、造价和方便施工，采用装配式预应力钢筋混凝土T型梁桥。交通桥总布置见图1。

图1 交通桥布置图

2.2 桥墩布置

    交通桥桥墩中心线在洞轴线桩号为0+050.80，为实体钢筋混凝土结构。桥墩高15.592m、墩身长度14.592m，墩帽长6m、宽1.7m，墩身的侧坡采用24.32：1。墩身顶截面两端为圆弧连接，顶面长4.20m、宽1.50m，底面长5.40m、宽2.70m。桥墩底部座落在塔后边坡265平台上，在高程263.5m以下为桥墩基础，基础开挖设计底部高程为260.5 m，基础侧壁为直立开挖，基础长6.7m、宽4.2m、高3.0m。

2.3 桥台布置

    重力式混凝土U形桥台由支承桥跨的前墙和侧墙组成。 桥台支座中心桩号为0+075.43，桥台基础底面的高程为275.0m，顶高程同桥面。桥台前墙顶宽0.8m，侧墙顶宽0.8m，前墙背坡采用1:0.4，前坡直立。根据地质条件的需要，基坑开挖成直立坡，设置桥台基础长7.4m、宽4.0m、高3.0m。

2.4 桥梁布置

    根据桥面宽度要求，每跨共需3根T型梁，梁中心间距2.20m，设计跨径25m。

3  桥墩、台的稳定和结构计算

3.1 桥墩的稳定和结构计算

（1） 桥墩的计算工况

    工况Ⅰ:设计洪水位274.00m，汽车-20级车队作用于桥上，考虑车队不同的排列组合情况，使得桥墩上的支承力最大；工况Ⅱ:设计洪水位274.00m，挂车－80作用于桥上；工况Ⅲ:施工期一孔桥已装好，另一孔桥安装时架桥设备及梁从已装好的桥上通过；工况Ⅳ：建成无水；工况Ⅴ:设计洪水位274.00m，地震力作用下。

（2） 桥墩基础底面的稳定和应力计算

    桥墩基础底面的稳定和应力计算分别考虑顺桥向（即上、下游方向）和垂直桥向（左、右侧方向）两种情况。以上五种工况中，工况Ⅰ桥墩的支承反力较大；工况Ⅴ桥墩承受的水平力较大，因此，工况Ⅰ和工况Ⅴ为桥墩基础稳定和应力计算的控制情况，重点分析这两种工况。计算结果见表1。

表1 桥墩基础底面稳定和应力计算成果表

注：表中空格为远满足设计要求其数值未示。

    从表1可以看出，桥墩的稳定和基底应力均满足设计要求。在正常运用情况下，基底最大压应力为322.8kPa；在地震荷载作用下，顺桥向设计水位时抗倾稳定安全系数最小，基底应力最大 达573.1KPa，但小于基岩的允许承载力（700KPa）。

（2） 墩身结构计算

    分别选取墩身顶面、底面，计算按偏心受压构件、对桥墩顺桥向和横桥向各种工况下进行正截面强度计算。经比较，工况Ⅰ和工况Ⅴ为控制工况。计算结果为结构本身满足强度要求，不需要结构钢筋，只需按构造要求配置温度钢筋。配筋结果为沿周边配φ22＠200水平筋和纵筋。

3.2 桥台的稳定和结构计算

（1） 计算工况

    工况Ⅰ：汽车-20级车队作用于桥上， 选择最不利位置使得桥台支承力最大；工况Ⅱ：汽车-20级主车在桥上，重车在桥台后，此时台后土压力较大；工况Ⅲ：挂车-80作用于桥上；工况Ⅳ：施工期，无上部桥梁结构，仅有台后土压力；工况Ⅴ：汽车-20级车未上桥，在台后产生附加压力；工况Ⅵ：地震情况。

（2） 计算成果及分析

    稳定计算中，工况Ⅱ为抗倾稳定控制工况，因工况Ⅱ基底偏心距最大；工况Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ水平力较大，以为抗滑稳定控制工况。故只对这几种工况进行计算。因垂直桥方向受力较小，所有计算只考虑顺桥向。计算结果见表2。

表2 桥台稳定及应力计算成果表

    从计算结果可以看出，桥台的稳定满足设计要求。在桥台强度计算中，把前墙和侧墙作为整体受力考虑，计算结果，桥台台身底截面出现拉应力，最大为59Kpa，小于材料的容许拉应力值；最大压应力为372KPa，小于混凝土的抗压强度，所以台身底截面不需配受力筋，仅考虑温度和其它因素影响，台身表面配置温度和构造钢筋。基础底面最大压应力为206KPa，小于基岩的允许承载力。

3.3 装配式预应力钢筋混凝土T形梁设计

    T形梁的设计套用标准图JT∕GQS024-83《公路桥涵设计图》，套用汽车-20级、挂车-100一档。

4  结语

    目前交通桥已施工完成，已经过了施工期运送金属结构重部件的考验，未出现任何质量问题，说明交通桥的设计是安全可靠的。

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