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“城市绿心”重点工程之北运河大桥

“Green City Center” Key Construction Project of North Cannal Bridge - Concept design

· 车行桥,投标、方案

方案一:主桥采用了钢桁架拱五跨连续钢箱梁,其跨径布置19.74×2+255.74+19.74×2=334.7m。桁架拱高42.7m跨度为297m,矢跨比1/7。钢箱梁在平面上成弧线,以拱为轴左右对称布置,在跨中位置通过一段斜向梁联系。

主拱以上弦杆为主要受力构件,为保证拱平面外的稳定性,截面宽度为4m高1m,通过与其他杆件形成桁架保证拱面内的稳定性。主梁为栓焊流线形扁平钢箱梁,梁高1.8m,宽7m,刚隔板间距1.75m。中心7m宽考虑为人行道,中心3.5m宽考虑紧急时通行车辆。

结构计算模型

基本组合下轴力 (kN)

基本组合下弯矩My (kN*m)

基本组合下弯矩Mz (kN*m)

基本组合主要杆件应力 (MPa)

人群荷载(车辆荷载)下结构变形,跨中位移最大值354(313mm),挠度=354mm/241m = 1/680

第1屈曲模态(主拱平面内屈曲),线型稳定系数4.8.

第2屈曲模态(主拱平面外屈曲),线型稳定系数5.0.

方案二:主桥采用连续双曲面拱壳,板厚900mm,使用高强度混凝土C60。使用抛物线线型控制所有弧线拱线,形成双向曲面。桥墩间距58.4×2=116.8m,壳体主正压应力沿斜向在桥墩间成Z字形分布,主拱(主压应力方向)跨度约88m,壳体向上拱起15.6m,矢跨比1/5.6。

使用板单元模拟壳体,桥墩位置为变截面线单元。二层人行道,对主桥没有刚度拱线,以荷载的形式加载在模型里。局部应力集中的位置,考虑增加密肋粱。

主压力方向在桥墩间呈Z字形分布(蓝色箭头)

结构计算模型

基本组合下顶板压应力 (MPa)

基本组合下底板压应力 (MPa)

短期组合板顶拉应力 (MPa)

短期组合板底拉应力 (MPa)

长期组合下结构变形,挠度= 8.02cm/88m = 1/1097

第1屈曲模态(边跨屈曲),线型稳定系数10.8.

第3屈曲模态(主跨屈曲),线型稳定系数12.5.

方案三:主桥采用不对称结构布置形式,一侧通过斜柱连接上下钢梁,形成桁架体系,对侧增加支座减小跨度。跨度为37.375×2+90+37.375×2 = 239.5m 。

结构计算模型

基本组合下轴力 (kN)

基本组合下弯矩My (kN*m)

基本组合杆件应力 (MPa)

标准下结构变形,跨中位移最大值110mm,挠度=111mm/90m = 1/810

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