高架橋設(shè)計(jì)探究論文

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摘要：靈山高架橋為龍麗高速公路龍游段上一座跨線高架橋。重點(diǎn)介紹該橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、橋跨布置以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。為同類型結(jié)構(gòu)日后的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：組合小箱梁橋高架橋預(yù)應(yīng)力蓋梁挖孔灌注樁

一、項(xiàng)目概況

靈山高架橋是龍(游)-麗(水)高速公路龍游改建段上的一座高架橋，位于龍游縣靈山鄉(xiāng)。龍麗高速公路是在龍麗一級(jí)公路的基礎(chǔ)上改建。由于一級(jí)公路改高速后，對(duì)一級(jí)公路實(shí)施時(shí)占用的50省道靈山段必須恢復(fù)。通過(guò)多種方案論證比較后決定采用全線高架橋跨越50省道，橋下的50省道按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)修建。高架橋上部構(gòu)造為(45×25)m部分預(yù)應(yīng)力砼組合小箱梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)，全橋分8聯(lián)。該橋左右幅分離，單幅橋梁寬度為11.75m，全橋長(zhǎng)1130m。橋址處地質(zhì)巖層較淺，巖性單一，屬片麻巖。橋位處屬亞熱帶季風(fēng)氣候，極端最高氣溫41.8℃，極端最低氣溫-11.4℃，年平均氣溫在16.3～17.3℃。

二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1．公路等級(jí)：高速公路；

2．設(shè)計(jì)荷載：公路-I級(jí)；

3．計(jì)算行車速度：80km/h；

4．橋梁橫斷面：整體式路基寬24.5m，橋梁比路基兩邊窄0.25m，橋梁左右幅分離，單幅橋梁寬度為11.75m，橫斷面布置為0.5m(鋼筋砼防撞護(hù)欄)+10.5m(行車道)+0.75m(波形鋼護(hù)欄)；

5．地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)：0.05g，重要性修正系數(shù)1.3，抗震構(gòu)造措施按七度設(shè)防。

三、總體設(shè)計(jì)

橋址處地形平坦，兩邊為靈山鄉(xiāng)村民居住區(qū)，人員比較密集。已建成的龍麗一級(jí)公路為雙向四車道，交通量較大。要求施工過(guò)程中不能中斷龍麗一級(jí)公路、50省道的通行，因而橋梁規(guī)模、施工難度都比較大。橋型方案設(shè)計(jì)，力求做到技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、施工周期短、維護(hù)費(fèi)用低，并且盡量減少對(duì)相關(guān)工程正常運(yùn)營(yíng)的影響。結(jié)合初步設(shè)計(jì)專家評(píng)審意見(jiàn)，上部構(gòu)造選擇預(yù)制的預(yù)應(yīng)力砼組合小箱梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)。

橋跨布置為：(6×25+5×25+3×(6×25)+2×(5×25)+6×25)m，墩臺(tái)均按法向布置。全橋分為8聯(lián)，左右幅布跨相同。下部構(gòu)造為：矩形墩、肋式臺(tái)，矩形挖孔灌注樁基礎(chǔ)。

四、上、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1．上部結(jié)構(gòu)

本橋上部結(jié)構(gòu)采用25m部分預(yù)應(yīng)力(A類)混凝土組合小箱梁，5～6孔為一聯(lián)，采用多箱單獨(dú)預(yù)制，簡(jiǎn)支安裝，現(xiàn)澆連續(xù)接頭的先簡(jiǎn)支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系。梁高140cm，頂板厚18cm，底板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm，腹板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm。半幅橋每孔布置4片箱梁，箱梁梁間距為285cm，懸臂長(zhǎng)160cm，箱梁之間設(shè)18cm厚橫向濕接縫。箱梁連續(xù)處設(shè)1道厚35cm的中橫梁，邊跨梁端設(shè)1道厚25cm的端橫梁。小箱梁采用C50混凝土預(yù)制。

2．下部結(jié)構(gòu)

下部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是橋墩類型多，是本橋設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，也是本文要重點(diǎn)介紹的內(nèi)容。為了保證橋下50省道的通行凈空要求，本橋采用二柱或者三柱式橋墩。二柱式墩有37個(gè)，其中柱間距為14m的有35個(gè)，柱間距為12.4m的有1個(gè)，柱間距為15.2m的有1個(gè)；三柱式墩有7個(gè)。全橋合計(jì)有10種不同類型的橋墩。

橋墩蓋梁統(tǒng)一采用矩形截面，高為200cm，寬為180cm。其中預(yù)應(yīng)力蓋梁設(shè)計(jì)又是本橋最復(fù)雜的部分。蓋梁采用C50混凝土，按全預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件設(shè)計(jì)。采用ASTMA416/A416M－98標(biāo)準(zhǔn)的低松馳鋼鉸線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa，直徑15.24mm，公稱面積140mm2，彈性模量Ey=1.95×105MPa，所使用的預(yù)應(yīng)力錨具應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14370—2000中規(guī)定的I類錨具要求。管道采用預(yù)埋金屬波紋管成型。

橋墩墩身采用等截面矩形實(shí)心墩，墩高為600～700cm。兩柱式和三柱式中墩的墩身截面尺寸為：180cm(橫)×150cm(縱)；三柱式邊墩為：150cm(橫)×150cm(縱)。墩柱按普通鋼筋砼構(gòu)件設(shè)計(jì)，采用C30混凝土。

為了加快施工進(jìn)度和減少施工過(guò)程中對(duì)龍麗一級(jí)公路、50省道正常運(yùn)營(yíng)的影響，建設(shè)單位要求設(shè)計(jì)單位對(duì)橋墩下部樁基進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。橋址處弱風(fēng)化巖層比較淺，如果按嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁長(zhǎng)只有15～25米，完全可以采用人工開(kāi)挖。采用這種施工方法每個(gè)橋墩之間互相獨(dú)立不受影響，作業(yè)面廣，可以同時(shí)大面積施工。經(jīng)過(guò)綜合分析比較，橋墩下部樁基并沒(méi)有采用以往通常的做法：群樁加承臺(tái)；而是采用等截面大尺寸矩形挖孔灌注樁。兩柱式和三柱式中墩的樁基截面尺寸為：240cm(橫)×180cm(縱)，三柱式邊墩為：180cm(橫)×180cm(縱)；采用C25混凝土。橋墩構(gòu)造見(jiàn)圖1和圖2。

圖1二柱式橋墩一般構(gòu)造

圖2三柱式橋墩一般構(gòu)造

五、結(jié)構(gòu)計(jì)算

1．組合小箱梁

小箱梁內(nèi)力計(jì)算采用平面桿系有限元程序橋梁博士3.0進(jìn)行計(jì)算，荷載橫向分配系數(shù)采用剛接板(梁)法計(jì)算，并用梁格法進(jìn)行檢算，橋面板計(jì)算按單向板和懸臂板計(jì)算。本設(shè)計(jì)為部分預(yù)應(yīng)力(A類)混凝土結(jié)構(gòu)，故跨中底板和支點(diǎn)處頂板根據(jù)承載能力極限狀態(tài)設(shè)置受力鋼筋。此種結(jié)構(gòu)在高速公路上比較常用，有較成熟的設(shè)計(jì)、施工方法，本文不再贅述。

2．蓋梁橋墩蓋梁施工及運(yùn)營(yíng)階段的內(nèi)力計(jì)算采用橋梁博士3.0進(jìn)行計(jì)算。預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆蓋梁施工工藝流程為：下部樁基、立柱施工完成后，搭設(shè)支架澆筑蓋梁砼；蓋梁砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉第一批鋼束；然后進(jìn)行上部小箱梁的架設(shè)，再?gòu)埨诙撌蛔詈筮M(jìn)行橋面系施工。按此流程分4個(gè)主要工況計(jì)算結(jié)構(gòu)各截面內(nèi)力、應(yīng)力和位移。成橋運(yùn)營(yíng)計(jì)算包括恒載、活載、支點(diǎn)沉降和溫度等工況，按規(guī)范進(jìn)行最不利荷載組合。溫度荷載按體系升溫5°C及降溫5°C計(jì)算；不均勻沉降按10mm計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果：在最不利荷載組合下，蓋梁上緣最小應(yīng)力為壓應(yīng)力1.2MPa，蓋梁上緣最大應(yīng)力為壓應(yīng)力5.5MPa，蓋梁下緣最小應(yīng)力為壓應(yīng)力0.5MPa，蓋梁下緣最大應(yīng)力為壓應(yīng)力6.6MPa，均滿足規(guī)范要求。

3．蓋梁與墩柱連接方式對(duì)比計(jì)算

一般橋墩蓋梁與墩柱都是采取直接固結(jié)的連接方式，本橋設(shè)計(jì)中兩柱式橋墩也是采用這種方式，見(jiàn)圖1。但是在三柱式橋墩蓋梁計(jì)算中，發(fā)現(xiàn)離中柱距離比較大的邊柱如果采用梁柱固結(jié)，計(jì)算很難滿足規(guī)范要求，因此采取蓋梁與墩柱之間設(shè)置單向活動(dòng)盆式支座，見(jiàn)圖2。

為弄清2種連接方式對(duì)蓋梁的影響，在設(shè)計(jì)中，針對(duì)梁柱設(shè)置支座和固結(jié)2種情況進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。取5號(hào)墩蓋梁靠邊墩的部分單元在運(yùn)營(yíng)階段的截面應(yīng)力進(jìn)行比較，其結(jié)果見(jiàn)表1。

單元號(hào)

截面號(hào)

下緣應(yīng)力(MPa)

表1說(shuō)明梁柱之間設(shè)置支座可有效增加截面下緣的壓應(yīng)力，對(duì)預(yù)防蓋梁下緣開(kāi)裂有明顯的作用。因此，在該橋設(shè)計(jì)中，對(duì)三柱式橋墩蓋梁均設(shè)置有盆式支座。其中3、4、39和40號(hào)墩兩側(cè)邊柱設(shè)盆式支座，5、6和38號(hào)墩單側(cè)邊柱設(shè)盆式支座。

六、結(jié)語(yǔ)

靈山高架是龍麗高速公路上的控制性工程之一，施工工期短、施工場(chǎng)地受限制、下部橋墩構(gòu)造復(fù)雜是該橋的特點(diǎn)也是設(shè)計(jì)和施工的難點(diǎn)。通過(guò)精心設(shè)計(jì)，努力創(chuàng)新，大膽采用新技術(shù)、新工藝，使該橋上下部結(jié)構(gòu)尺寸合理、比例協(xié)調(diào)，全橋氣勢(shì)宏大，莊重沉穩(wěn)又不失輕盈美觀，符合安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀的原則。本工程對(duì)類似高架橋工程日后的設(shè)計(jì)和施工具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]JTGD60-2004．公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S]．

[2]JTGD62-2004．公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[3]浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院．龍麗高速公路(龍游改建段)施工圖設(shè)計(jì)[Z]．2005．