成都西站建筑设计

桥址处现状河道宽约30m,方案河槽底宽35m,顶宽103m,有游船通畅需求，通畅限高不小于6m。
桥址区紧张地层为第四系全新统人工填土、粉质粘土、细砂、卵石及侏罗系上统蓬莱镇组泥岩、砂岩；地震基本烈度7度，设计地震动峰值加速度0.092g,园地种别为Ⅱ类。

该桥景不雅观哀求高，项目前期通过国际创意征集，综合考虑河道行洪、沿河景不雅观绿道支配、施工培植水平及作为标志性建筑的空间尺度感，桥型方案确定为(55+175+55)m三跨连续曲线异形钢拱桥，全长285m,平面位于半径400m的圆曲线上。
西一线跨绛溪河大桥立面支配见图1。

成都西站建筑设计建筑设计

图１西一线跨绛溪河大桥立面支配

该桥桥面支配为：3.0m边纵梁+3.5m人行道+3.5m非机动车道+3.0m侧分带（索区）+10.5m机动车道+4.0m等分带+10.5m机动车道+3.0m侧分带（索区）+3.5m非机动车道+3.5m人行道+3.0m边纵梁，总宽51.0m。
机动车道设1.5%双向横坡；非机动车道和人行道设2%反向横坡；桥面设0.4%单向纵坡。
该桥1/2主梁标准横断面见图2。

图２１／２主梁标准横断面

2 桥梁构造设计2.1 钢拱肋

该桥拱肋呈空间扭曲形态，其轴线不是传统意义上的拱轴线,两拱肋于主跨跨中交汇，拱顶距桥面30m,拱脚处拱肋与边纵梁结为一体，拱间无其他横向联系。
由于该桥处于半径400m圆曲线上，导致平曲线内、外侧拱肋跨度和倾角差异较大，内侧拱肋打算跨度为163.8m、内倾角度约47.69°,外侧拱肋打算跨度为186.2m、内倾角度约24.85°。

曲线内、外侧拱肋均采取单箱单室钢箱构造,以拱顶结合段为界，两侧拱肋小里程侧均为四边形断面，大里程侧均为五边形断面，拱肋两端截面相对旋转角度约为90°,除拱顶结合段壁板为单曲面，别的均为扭曲的双曲面。

拱肋采取Q420qD钢。
拱肋空间支配及截面见图3。

图３拱肋空间支配及断面

为担保桥面人行道通畅净空和拱梁十全十美的外立面景不雅观效果，该桥吊杆下端锚固于桥面侧分带区域，此种吊杆支配导致拱肋承受较大的面外力。

内侧拱肋面内、面外弯矩及外侧拱肋面外弯矩均呈现出以拱顶结合段为支点的两跨连续梁特性，外侧拱肋掌握性截面轴力效应占比0.44,内侧拱肋掌握性截面轴力效应占比0.23,弯矩起主导浸染。

拱肋弯扭效应突出，需重视剪力滞与约束旋转效应，为担保打算结果的可靠性，设计过程中采取风雅化板单元模型进行打算剖析，验证了却构受力的合理性。

拱肋壁板除拱顶结合段及两侧各12m区段钢板厚50mm,别的区段内侧拱肋壁板厚32mm,外侧拱肋壁板厚36mm;拱肋边长不大于7m区段采取空腹式横隔板，近拱脚处边终年夜于7m区段采取实腹式横隔板，横隔板标准间距2m,板厚16mm。

壁板纵向采取扁钢加劲肋，通过在壁板中部间断弥补短纵向加劲肋以适应壁板宽度变革。

两肢单箱拱肋在拱顶结合为整体，景不雅观上追求两肢拱肋内侧腹板只管即便靠近的效果，设计时提出了3种节点布局方案（图4),

图４拱顶结合段节点布局方案

方案一：拱顶结合段内设置1道中腹板，两肢拱肋内侧腹板直接与结合段中腹板对接连接，该方案可担保外不雅观上两腹板近乎相切打仗的景不雅观效果，但腹板对接连接处焊接应力会很大，也会引起严重的应力集中；

方案二：拱顶结合段内设置2道中腹板分别与两肢拱肋内侧腹板对齐，端部设置整体式加强端板，该方案传力顺畅，但根据景不雅观哀求，2道中腹板间距不能超过200mm,2道中腹板之间小箱室节段对接焊缝只能采取单面焊，焊接质量难以担保；

方案三：根据两肢拱肋受力情形，其内侧腹板在拱顶结合处全宽受压，拱顶结合段内设置1道中腹板，端部设置整体式加强端板，结合段中腹板设置双面纵向加劲与两肢拱肋腹板加劲肋逐一对齐，内部布局类似于支承处的加劲设计，该方案传力虽不如前2种方案直接，但与该节点受力情形吻合，在知足景不雅观哀求的条件下，可担保良好的施工便捷性，有利于确保施工质量。

综合考虑，该桥拱顶结合段节点布局选用方案三，同时为缓解应力集中，在底板相交处设置半径225mm圆弧倒角。

2.2 主梁

该桥主梁采取纵横梁＋正交异性钢桥面板形式，全宽51m。

2.2.1纵梁

共设4根纵梁，2根边纵梁采取Q420qD钢，2根中纵梁采取Q345qD钢。
2根边纵梁与拱肋共同构成全体桥梁的外立面（图3)。

纵梁横桥向中央距分别为8.6,30.8,8.6m。

边纵梁分边跨段和中跨段，边跨段长46m,中跨段长117m。
中支点边跨侧9m至中跨侧29m共38m区段为拱梁结合段。
边纵梁采取单箱单室钢箱梁，宽2.862~3.416m,中跨段梁高3.0~4.816m,边跨段梁高3.0~8.061m。
边纵梁采取12mm厚实腹式横隔板，间距与桥面横梁对应，均为3m。

中纵梁采取单箱单室钢箱梁，宽2.8m,中央处梁高2.42m。
中纵梁顶、腹板厚14mm,底板厚18mm。

内、外侧边纵梁打算跨度分别为(51.4+163.8+51.4)m、(58.4+186.2+58.4)m,设计上通过调度吊杆力，使内、外侧边纵梁弯矩分布和挠曲变形趋于同等，以简化桥面系制造线形。

全桥共4个拱梁结合段，拱肋壁板通过空间扭曲变形的办法与边纵梁壁板衔接，结合段范围大，拱、梁受力行为不明确。
设计时将拱梁结合段视为一个整体壳体构造，从便于钢构造节段划分和现场安装、焊接的角度，方案支配其内部隔板及加劲布局，并通过有限元剖析验证其受力性能，结合段横隔板均竖直支配，厚16mm,标准间距1.5m。
拱梁结合段布局见图5。

图５拱梁结合段布局

2.2.2横梁

横梁采取工字形钢梁，标准间距3m,长45m,顶面设1.8%双向横坡，跨中横梁高2.7m,端部横梁高1.5m,梁高变革段长4m。
根据受力状态，横梁分为A型、B型两种，A型横梁底板宽800mm,厚24~32mm,腹板厚16mm;B型横梁底板宽600mm,厚24mm,腹板厚16mm。

2.2.3桥面

桥面采取正交异性钢桥面板,U形加劲肋，在道路中央线两侧各13.5m车行道范围，桥面板厚18mm,别的部位桥面板厚14mm。

2.3吊杆及锚固

全桥共设8对吊杆，吊杆立面上整体呈扇形支配，梁上顺桥向吊杆间距12m、横桥向吊杆间距30.6m,吊杆锚固于中纵梁；外侧拱肋吊颈杆间距14.229~17.051m,内侧拱肋吊颈杆间距14.177~16.115m。

吊杆采取直径7mm锌铝合金镀层平行钢丝索,标准抗拉强度为1770MPa,弹性模量不小于1.9×105MPa,应力松弛率不大于2.5。
吊杆型号根据索力大小分别采取PES7-91、PES7-121、PES7-187,安全系数均不小于2.5。

吊杆梁上锚固采取锚箱，锚箱可暗藏在中纵梁箱内，不影响整体都雅效果。
拱肋内的锚固采取锚管，即将锚管嵌入拱肋吊点横隔板中，并焊接为一个整体，通过锚管与横隔板间的焊缝，直接将吊杆力通报给拱肋吊点横隔板。
梁上为张拉端，通过在纵梁底板开设事情孔进行吊杆张拉操作。

2.4 下部构造

桥墩均位于方案200年一遇大水位淹没线以外，采取矩形实体墩，墩高2m,顺桥向尺寸7m,横桥向尺寸2.8m。

每个桥墩根本支配6根直径2.0m钻孔贯注桩，以中风化砂岩或中风化泥岩为持力层。
桥墩承台高4m,长12.2m,宽7.7m。

桥台采取重力式桥台，台身及背墙按圬工构造设计。
台身高1.75m,长51m,宽3.6m。
桥台背墙高3.487m,长51m,宽1.3m,背墙上设搁置搭板的牛腿。
桥台承台高1.5m,长53.2m,宽5.2m。
每个桥台根本支配22根直径1.2m钻孔贯注桩，以中风化砂岩或中风化泥岩为持力层，桩基呈梅花形支配，顺桥向2排，间距3.0m,横桥向18排，间距3.0m。

考虑到桥下为开放性空间，为避免运营期间伸缩缝处漏水，外流至桥下空间，在台身顶面设1个宽80cm、深30cm凹槽，并做好相应排水方法。

2.5 支承体系支配

该桥为三跨连续曲线异形钢拱桥，桥宽达51m,主梁为纵横梁形式，空间受力特性突出，构造拉压弯扭耦合效应明显，曲线内、外侧纵梁（系杆）受力不屈均，与整体式断面曲线梁桥差异较大，相较于常规以弯扭受力为主的曲线连续梁桥支座反力分布更为繁芜。

根据构造受力特点，采取常规曲线连续梁的支座支配形式,恒载浸染会对下部构造产生较大的水平力，增加下部构造造价，故提出以下支座支配形式：3号墩处采取纵向固定、横向滑动的双曲面球型减隔震支座；2号墩及1号、4号桥台处均采取双向滑动双曲面球型减隔震支座，并在桥台中间位置设置横向剪力键，同时在墩台处设置限位钢挡块。

E1地震浸染下，横向地震浸染紧张由桥台承担，纵向地震浸染紧张由3号墩承担；E2地震浸染下，桥台处及3号墩支座剪力键剪断，各支座均发挥耗能减震浸染。

3 BIM正向设计

该桥拱肋及边纵梁为空间扭曲构造，常规二维设计手段无法表达，设计全过程采取BIM技能进行参数化设计,实现了上部钢构造100%的正向设计，在正向设计过程中，充分考虑了却构的合理性与履行的便捷性。

如结合实际运输与吊装分段，将节段划分位置与构造板厚变革位置只管即便统一。
钢构造施工图BIM模型见图6。

图６钢构造施工图ＢＩＭ模型

该桥拱肋异形程度大，相邻壁板最小夹角仅21°,构造内部纵、横加劲肋空间关系繁芜，借助BIM模型可视化的上风，对发生碰撞的纵向加劲肋尺寸进行了优化，提出拱肋壁板夹角小于45°区段的纵肋应后装等方法，布局上担保了焊接位置的可焊性与可检性。

4 构造剖析4.1 打算模型

为准确剖析该桥构造的空间受力特性，采取MIDASCivil软件建立全桥风雅化构造仿真剖析模型（图7),打算模型按照实际构造尺寸、支承情况建立。
除中纵梁采取空间梁单元仿照外，拱肋、边纵梁、桥面板、横梁均采取板单元仿照；吊杆采取桁架单元仿照。

图７全桥风雅化构造仿真剖析模型

模型考虑了桥梁竖曲线、平曲线、桥面横坡，荷载按照实际浸染位置精确施加。
对付拱顶结合段、吊杆梁上及拱上锚凝结构的局部受力性能，采取Abaqus软件进行局部板壳有限元剖析。

4.2 紧张打算结果

(1)经全桥有限元打算，在活载浸染下，中跨主梁最大下挠67.2mm,最大上拱23.2mm,主跨活载挠跨比为1/1936;边跨主梁最大下挠35.9mm,最大上拱10.8mm,边跨活载挠跨比为1/1532;外侧拱肋最大下挠45.6mm,最大上拱20.8mm,活载挠跨比为1/2741;内侧拱肋最大下挠48.2mm,最大上拱15.3mm,活载挠跨比为1/2571。
主梁和拱肋刚度知足规范哀求。

(2)考虑构造主要性系数1.1,基本组合下，打算拱肋正应力可得，外侧拱肋最大拉应力为109.6MPa（涌如今外侧拱肋顶板接拱顶结合段外边处），外侧拱肋最大压应力为265.9MPa（涌如今拱肋1/4跨截面顶缘）；内侧拱肋最大拉应力为170.8MPa（涌如今内侧拱肋顶板接拱顶结合段外边处），内侧拱肋最大压应力为257.7MPa（涌如今拱肋1/4跨截面顶缘）。
拱肋最大剪应力为148.8MPa（涌如今拱肋1/4跨），拱肋最大Mises应力为270.3MPa。
基本组合下，拱肋强度知足规范哀求。

(3)考虑构造主要性系数1.1,基本组合下，中纵梁顶板最大压应力为32.7MPa,最大拉应力为205.4MPa;底板最大压应力为99.3MPa,最大拉应力为219.2MPa,腹板最大剪应力为59.4MPa;边纵梁顶板最大压应力为146.3MPa,最大拉应力为222.0MPa;底板最大压应力为269.8MPa,最大拉应力为231.4MPa,腹板最大剪应力为101.5MPa。
基本组合下，纵梁强度知足规范哀求。

(4)吊杆成桥阶段最大索力为4005kN。
标准组合下最大索力为4860kN,等效疲倦应力幅为49.8MPa,吊杆强度知足规范哀求。

(5)经局部分析打算，两肢拱肋顶、底板结合处存在应力集中，除该区域外，基本组合下，拱顶结合段Mises应力均在280MPa以内，知足规范哀求。

(6)全桥第1类稳定剖析结果显示，在恒载＋活载浸染下，1阶失落稳模态为外侧拱肋面外屈曲，稳定安全系数为13.4,桥梁整体稳定性知足规范哀求。

5 施工方案

该桥总体施工方案为先梁后拱。

首先将钢主梁分段制造、运输并安装在钢管支架上，然后在钢管支架年夜将钢主梁节段焊接为整体；在桥面分配梁上安装拱肋支撑架，分段吊装钢拱（约12m长1个节段），拱顶结合段作为合龙段采取塔架整体提升的办法安装；拆除拱肋支架，挂设吊索并施加张拉力；拆除主梁支架，施工桥面附属构造，末了调度索力至成桥状态。

6 结语

成都西一线跨绛溪河大桥是一座三跨连续曲线异形钢拱桥，拱肋呈空间扭曲形态，其轴线不是传统意义上的拱轴线，两拱肋于主跨跨中交汇，拱脚处拱肋与边纵梁结为一体，拱间无其他横向联系，拱肋受力以受弯为主。

采取风雅化构造仿真剖析模型进行构造空间受力特性剖析，显著提高了打算结果的精确度，充分担保了却构设计的可靠性；通过多方案比选，选取了合理的拱顶结合段节点布局，担保了拱顶结合段节点布局在受力与加工、制造上的合理性。

针对拱梁结合段范围大，受力行为不明确的情形，将拱梁结合段视为一个整体壳体构造，从便于钢构造节段划分和现场安装、焊接的角度，方案支配其内部隔板及加劲布局，并通过有限元剖析验证其受力性能，担保了却构的安全性与施工的便捷性。

通过支座支配形式优化，采取开释所有支座横向约束，在桥台处设置横向剪力键的办法，有效减少了恒载浸染下下部构造所受的水平力。

利用BIM正向设计技能，办理了二维设计手段无法出图的难题，确保了却构布局设计的风雅度与合理性。
该桥2020年开工培植，估量2023年5月建成通车，该桥实景见图8。