1）试验段位置拟在K503＋640～K503＋940段设立路基填筑（风积沙）试验段，长度300 m，此段内地面相对平整，地质风积沙，可以作为代表性的路段。5）人员配置为保证本试验段优质、快速地完成，在施工人员及管理人员配置上做到精心安排，认真挑选。在工作中将认真负责，使试验段施工真正具有代表性、准确性和真实性。......
2023-09-22
构造设计与风撑连接方案
【摘要】：图3-21拱间联系布置及构造3.3.1.5风撑构造每跨3 个拱组之间设有风撑连接以确保拱组结构的侧向稳定，全桥共设置风撑40 道。
3.3.1.1 钢纵梁局部加强构造
常规拱桥的纵梁主要承受桥面荷载产生的弯矩作用，尤其对于系杆拱结构更是如此。直沽桥纵梁为梯形钢箱截面（图3-7），上、下行桥两侧各设置一根纵梁，两纵梁间设置横梁连接，上铺正交异性桥面板。首先，纵梁要承受巨大的纵向水平力，起到系杆的作用。第二，纵梁要承受桥面荷载产生的弯矩作用。第三，在斜撑杆与栏杆构造位置，纵梁要承受该构造产生的较大弯矩作用。因此，直沽桥的纵梁需要在不同的位置进行必要的局部加强处理。
图3-7 钢箱梁断面图（单位：cm）
作为直接承载的桥面系以横桥向为主要传力方向。其中，车行道部分由4 道箱形纵梁（高度由路中的1.36 m 渐变到车行道边线位置的1.06 m，底面水平）和带有纵向U 形肋的正交异性顶板构成，顺桥向每2 m 设置一道变厚度的横隔板或悬挑横梁。人行桥及景观步道部分由纵、横梁构成（高度由路中方向的0.55 m 变化到路边方向的0.35 m，顶面水平）。车行道与人行桥、景观步道之间通过悬挑横梁连接。
正交异性钢桥面系顶底板厚度及横隔板厚度在拱梁连接位置、斜撑等部位进行加强，以适应复杂结构的受力需求。斜撑部位钢梁加强构造如图3-8 所示。
3.3.1.2 斜撑，拉杆及其上、下节点构造
为了克服中墩位置大、小拱间的不平衡水平力，在中墩大拱与小拱之间设置纵向斜撑，其立面投影方向与小拱拱脚方向一致（图3-9）、横断面投影由桥外侧的上节点指向桥中心方向的下节点。为了平衡由于斜撑杆件压力引起的竖直分力，在斜撑与小拱之间设置拉杆。斜撑杆上端与箱形纵梁固接，下端与混凝土横梁设置为可动铰连接，拉杆布置在斜撑杆外侧，上、下端分别与箱形纵梁和混凝土横梁铰接以释放弯矩作用。
图3-8 斜撑部位钢梁加强构造
图3-9 斜撑、拉杆位置示意图
斜撑构件采用上大下小的箱形截面，其顶部与相应的加强钢纵梁焊接（图3-10），底部设置钢底板，并与其下的钢铸件顶板采用高强螺栓连接，下部钢铸件可实现斜撑杆件下部的铰接状态以释放弯矩作用。
图3-10 斜撑构造
拉杆（图3-11）与预埋在混凝土中的竖直钢板采用销铰连接。拉杆通过预埋钢板焊接焊钉锚固于混凝土中。
斜撑杆和拉杆是本桥设计的重点之一，也是受力最为复杂的部分。在恒载及活载作用下，主跨拱结构的水平力大于边跨拱结构，连接主、边跨拱的混凝土横梁结构有沿桥梁纵轴向外侧平动的趋势。由于斜撑杆下端与混凝土横梁连接，斜撑杆与混凝土横梁夹角近60°，斜撑杆的水平分力平衡拱的不平衡水平向作用，这个力传递到斜撑杆顶端，进而传递给桥面钢纵梁。同时，斜撑杆上端的钢纵梁又承受一个较大的弯矩。为了避免箱梁发生较大扭转，在斜撑杆外侧布置拉杆构造，通过撑拉杆构造解决拱脚不平衡水平力问题。
图3-11 拉杆构造
3.3.1.3 纵拱组及拱脚构造
桥梁每个独立的拱组由3 条三维曲线线形的具有弧形顶板的箱形钢拱肋构成，而每条钢拱肋由弧形梁与精轧螺纹钢筋构成的骨架连接成为具有较好局部稳定性的拱组，形状各异的叶状连接片包裹在弧形梁与精轧螺纹钢筋构成的钢骨架周围（图3-12～图3-14）。
由于该桥空间特性显著，纵拱拱肋同时与花瓣骨架和风撑等连接，其纵拱肋内部隔板设计（图3-15）需要考虑避免与花瓣骨架构件或隔板及风撑隔板位置冲突，由于隔板形状各异，且考虑施工方便，设计时隔板位置及形状尺寸需要结合花瓣骨架及风撑构件的具体情况，利用空间绘图多次优化确定。
图3-12 纵拱平面布置图
图3-13 纵拱断面图
图3-14 纵拱加工吊装
图3-15 拱内隔板示意图
纵拱拱脚的可靠性关系到全桥的安全。纵拱拱脚采用完全刚接锚固的形式，纵拱截面外轮廓焊接焊钉，外围作钢筋骨架安装，就位后与中墩系梁混凝土共同浇注。中拱及边拱拱脚具体构造如图3-16 所示。
图3-16 中拱及边拱拱脚具体构造
3.3.1.4 花瓣骨架及拱间联系构造
桥梁设计采用独特“叶片”构造，钢拱肋通过花瓣骨架连为一体，连接杆件由曲面叶状连接片包裹。花瓣骨架平面布置如图3-17 所示。
依据局部受力需要，花瓣骨架顶杆采用箱形截面弧形梁，并与相应纵拱采用熔透焊连接。为了实现更好的美学效果，花瓣骨架弧形梁的空间曲线线形极不规则，每片花瓣均需要空间绘图定位，其对应的拱内隔板要尽量利用原拱内的横隔板或与原拱肋横隔板不产生冲突，且要求该构件及相关节点具有较好的受力传力效果。
花瓣骨架拉杆采用精轧螺纹钢筋，其上、下端分别与花瓣骨架弧形梁和纵拱通过螺栓连接。花瓣骨架拉杆两端的固定板需要空间绘图定位，以确定花瓣骨架弧形梁内隔板位置。在内隔板准
图3-17 花瓣骨架平面布置图
确定位后，隔板的尺寸对拉杆位置又有影响，通过优化设计，达到理想受力状态。
花瓣骨架加工及半成品如图3 -18、图3 -19 所示。
成桥状态的花瓣结构如图3- 20 所示。
图3-18 花瓣骨架加工
图3-19 花瓣骨架半成品
图3-20 成桥状态的花瓣结构
桥面以上的纵拱肋利用花瓣结构联系成整体，桥面水平高度附近纵拱肋采用拱间联系连成整体。经过多次优化计算后确定采用的拱间联系布置及构造如图3-21 所示。
图3-21 拱间联系布置及构造
3.3.1.5 风撑构造
每跨3 个拱组之间设有风撑连接以确保拱组结构的侧向稳定，全桥共设置风撑40 道。其中，主跨风撑间距为8 m，上、下行各布置10 道。边跨风撑间距为6 m，上、下行各布置10 道。风撑采用箱形断面，与拱组之间采用空间定位技术熔透焊连接，如图3-22 所示。
3.3.1.6 吊杆及相关构造
直沽桥空间吊杆布置复杂，经过反复计算分析和比较，最终确定采用平行和交叉两种方式相结合的吊杆布置方式，以满足结构施工和成桥后的受力需要。
图3-22 风撑连接示意及断面图
采用空间绘图对各个平行钢丝吊杆上、下吊点位置进行准确定位，以避免不同吊杆上、下吊点构造与其他构造冲突，同时结合纵拱和桥面系的变形情况确定准确的吊杆长度。吊杆与拱肋的上部连接端采用叉耳式构造，与桥面系镂空梁或悬挑梁的下部连接端采用叉耳内旋式构造，以方便吊杆力调整。上吊点吊耳空间布置较为复杂，吊杆相关构件及节点容易发生疲劳破坏，同时考虑桥体美观性等要求，应综合考虑吊耳构造的设计。通过合理优化，上吊点构造共有6 种样式、下吊点构造共有3 种样式。上、下吊点构造如图3-23 所示。
图3-23 上、下吊点构造
3.3.1.7 中墩系梁及维护构造
混凝土中墩系梁是本桥下部结构的关键部位。该系梁连接两跨拱的拱脚，同时连接斜撑杆和拉杆构造传递水平力，确保斜撑杆和拉杆发挥作用。中墩系梁也是将上部结构巨大竖向力传递给承台、桩基的中间构件。中墩系梁与承台间采用滑动支座连接，在保障中跨拱水平位移的同时，将水平力传递给斜撑杆，实现水平力的传递，如图3-24 所示。
考虑到中墩系梁温度变位需要，且支座处于地下水位及海河常水位以下，需要进行防水保护。因此，在中墩承台四周设置地下连续墙围护结构，系梁与地连墙之间顺桥向、横桥向均设有足够缝隙，地下连续墙顶面与系梁齐平，且入土深度适宜，可在桥区兼做海河护岸。采用橡胶止水带对支座进行防水保护，橡胶止水带设置在承台顶面和系梁底面的外边缘。
图3-24 中墩系梁结构（单位：cm）
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