結(jié)合實(shí)例論城市立交橋設(shè)計(jì)

韓 穎 彭 林

（1、東莞市城建規(guī)劃設(shè)計(jì)院，廣東 東莞523110；2、東莞生態(tài)園管委會規(guī)劃建設(shè)科，廣東 東莞523668）

城市立交橋已成為現(xiàn)代化城市的重要標(biāo)志。為保證交通互不干擾，而在道路、鐵路交叉處建造的橋梁。廣泛應(yīng)用于高速公路和城市道路中的交通繁忙地段。從此，城市交通開始從平地走向立體。

1 主要技術(shù)參數(shù)與水文地質(zhì)條件

某立交橋位于市區(qū)，為五線三層互通式立交橋。底層為地面道路，二層為中環(huán)線直行車道。

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)計(jì)荷載：汽車-20級，掛車-100驗(yàn)算；地震烈度：按7度地震基本烈度設(shè)防；設(shè)計(jì)車速：V主橋=100km/h，V匝道=50km/h；平面線：R匝道≥65m；橋梁橫斷面寬度：兩條車道匝道橋梁總寬度10.5m；匝道交匯段三車道匝道總寬度14.0m；立交漸變段橋梁總寬度為14.0~30.5m；橋梁最大縱坡<5%，最大橫坡<6%；排水標(biāo)準(zhǔn)：重現(xiàn)期：1a；集水時(shí)間：10min，徑流系數(shù)：1.0；延緩系數(shù)：2.0。

1.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)橋址處40個(gè)鉆孔(18個(gè)取土孔，22個(gè)靜力觸探孔)資料，地質(zhì)結(jié)構(gòu)按其成因共分七層，除第一層為人工填土外，其余六層多為粉土或粉質(zhì)粘土，其中第五層為細(xì)砂至中砂，厚15.2~17.9m。

根據(jù)各土層剪切波速的實(shí)測值，平均值為228m/s，判定場地土為Ⅲ類土。

地下水一般為SO4-Na或Cl-Na型水，對砼有一定的侵蝕性。

2 城市立交橋設(shè)計(jì)規(guī)劃與設(shè)計(jì)原則

在立交橋的設(shè)計(jì)規(guī)劃中應(yīng)重點(diǎn)考慮出入交通量、交通組成、設(shè)計(jì)車速、城市景觀、用地范已建工程、拆遷可能性、將來的遠(yuǎn)景發(fā)展等相關(guān)因素。本文立交橋設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮了以下因素：(1)立交范圍內(nèi)地面道路應(yīng)相互連通，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，疏解沿線地方單位進(jìn)出交通，組織公共交通；(2)應(yīng)向空間發(fā)展，以節(jié)約用地，減少拆遷；(3)滿足交叉口交通功能需要，與立交等級、性質(zhì)、任務(wù)和交通量相適應(yīng);立交主要道路與次要道主要交通流向與次要交通流向相結(jié)合；(4)立交造型美觀，與立交所處的地形、地物及環(huán)境相適應(yīng)。

3 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)選型

設(shè)計(jì)立交橋具有交通量大，無斷交條件，曲線橋和異型段橋約占全橋面積70%以上等特點(diǎn)，并要求工期短。經(jīng)過多次優(yōu)化比選，主跨25m以上的曲線橋和異型段橋采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁；主跨在25m以下(含25m)的曲線橋和異型段橋，采用現(xiàn)澆普通鋼筋砼連續(xù)箱梁；直線段橋則采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼大空心簡支板梁，然后設(shè)以橋面連接板。

3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

箱梁內(nèi)力按平面桿系有限元程序計(jì)算，并采用三維有限元分析程序作驗(yàn)算。通過計(jì)算與合理的選擇優(yōu)化使得配置的預(yù)應(yīng)力束與受力特征更趨合理，并減少鋼絞線40%以上。

預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件，基本上按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件考慮。部分截面按A類受彎構(gòu)件考慮，恒載時(shí)不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，營運(yùn)階段的最大拉應(yīng)力控制在砼的極限拉應(yīng)力以內(nèi)。預(yù)應(yīng)力束與孔道壁的阻系數(shù)(u)用0.20，束位置偏差系數(shù)(K)用0.002。

在計(jì)算過程中，考慮了支座對箱體的約束效應(yīng)，內(nèi)支點(diǎn)負(fù)彎矩時(shí)，采用0.95的折減系數(shù)。

3.2.1 鋼筋混凝土箱形連續(xù)梁

該類箱梁包括曲線梁及異形梁，梁體分別采用單箱單室、單箱雙室及單箱三室截面?？缍?8~30m，梁高1.2~1.6m，一般取4孔為一聯(lián)。最小平面半徑R＝45m。箱梁頂、底板縱向布置Φ25及Φ32鋼筋。

異形梁采用單箱多室處理，外觀整潔。對于分離式基礎(chǔ)則在頂板上設(shè)構(gòu)造縫以減小橫向剛度。防止因基礎(chǔ)下沉不均勻引起的箱梁橫向相對變位而造成的內(nèi)力過大、混凝土開裂等不利現(xiàn)象。箱梁結(jié)構(gòu)均采用2m的懸臂翼緣。箱梁的結(jié)構(gòu)分析采用PKPM連續(xù)梁計(jì)算程序。按施工、運(yùn)營階段進(jìn)行內(nèi)力及抗裂性能計(jì)算并配置普通鋼筋；考慮到橋墩臺不均勻下沉對梁體產(chǎn)生的不利影響，荷載組合取偏安全的組合，且按相鄰墩臺相對位移2cm計(jì)算。箱梁橫向計(jì)算時(shí)需采用框架結(jié)構(gòu)分析計(jì)算方法。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土槽梁及空心板梁

槽形梁及板梁跨度為18~30m，簡支梁結(jié)構(gòu)。主筋采用冷拉雙控Ⅳ級粗鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為750Mpa，工廠預(yù)制，現(xiàn)場架設(shè)施工。簡支梁結(jié)構(gòu)具有架設(shè)速度快且預(yù)制質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但在匝道平面曲線復(fù)雜的情況下并采用斜梁時(shí)，相應(yīng)墩臺坐標(biāo)計(jì)算復(fù)雜。在架設(shè)時(shí)應(yīng)采用變化鉸接縫寬度的方法以形成平面變寬度的匝道線形。

3.3 結(jié)構(gòu)措施

根據(jù)計(jì)算知，在荷載作用下，小半徑曲線橋的扭矩比直線橋的扭矩要大，且內(nèi)外弧支點(diǎn)反力相差也大。為了使內(nèi)力分布規(guī)律更加合理，我們對A匝道橋采取了以下措施：

(1)箍筋間距加密至l0cm；(2)將中墩單支點(diǎn)向外弧側(cè)預(yù)調(diào)8~11cm的偏心距；(3)每聯(lián)端支點(diǎn)采用強(qiáng)勁的抗扭雙支座，且將其間距加大到3.6m，并將端橫隔梁加長到與橋同寬。

4 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 蓋梁

預(yù)應(yīng)力砼大空心板，采用倒T形蓋梁，跨徑10.0~12.8m，懸跨比0.34~0.37，部分為獨(dú)柱懸臂長8.1m，蓋梁高2.31~2.61m，寬2.5~2.6m，牛腿最小高度l.lm。對于相鄰孔主梁跨徑不等的蓋梁，用支座偏位法來抵衡不平衡彎矩。為了適應(yīng)彎橋空心板的布置需要。蓋梁寬度采用大小頭的扇形狀。除長度大于17.5m的獨(dú)柱雙懸臂蓋梁采用預(yù)應(yīng)力鹼結(jié)構(gòu)外，其余均用普通鋼筋硅結(jié)構(gòu)。主筋：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)用Φ15.24mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，普通鋼筋混凝土用Ⅱ級鋼。蓋梁混凝土：預(yù)應(yīng)力混凝土C50，普通鋼筋混凝土C30。

4.2 墩柱

設(shè)計(jì)橋最高柱身為14.923m，一般柱高為3~11m。柱身采用倒棱的矩形截面。其尺寸：柱高大于11m(含11m)用140×200cm；柱高小于11m采用110×150cm，角棱15×15cm。柱子主筋采用Ⅱ級鋼，配筋率控制在1%以內(nèi)，柱身混凝土采用C30普通混凝土。

4.3 樁基礎(chǔ)

基礎(chǔ)采用40×40cm的鋼筋混凝土打入樁，鋼板焊接接頭。樁中心最小橫向間距1.0，最小縱向間距1.2m。鋼筋混凝土承臺厚1.5m，根據(jù)具體需要在頂、底部鋪設(shè)受力鋼筋網(wǎng)。簡支梁結(jié)構(gòu)樁長24m，連續(xù)梁考慮不均勻沉降的不利影響，采用樁長30m。

為了確保地下各種管道的安全，根據(jù)地形條件還采用了直徑0.7~1.5m的鉆孔樁，樁長最大40m。上述樁底均已進(jìn)入了暗綠色粉質(zhì)粘土持力層或草黃色粉質(zhì)粘土。在墩臺計(jì)算中，一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)的活載水平制動力及溫度力按墩身剛度分配到各墩臺，剛度系數(shù)考慮橡膠支座剪切變形的影響；墩臺還進(jìn)行了七度地震力的檢算。

5 橋面結(jié)構(gòu)

橋面鋪裝層設(shè)8cm厚的C30混凝土墊層(預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁設(shè)C30防水混凝土墊層)，并設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)，間距15cm。墊層之上在負(fù)彎矩處涂以防水涂料，上鋪設(shè)5cm厚瀝青混凝土，橋面采用橡膠板式伸縮縫。全橋采用矩形、圓形板式橡膠支座及四氟板式橡膠支座。機(jī)動車道兩側(cè)均設(shè)鋼筋混凝土墻上加連續(xù)潤管的復(fù)合式防撞墻，非機(jī)動車道橋面兩側(cè)設(shè)人行欄桿。

6 結(jié)語

城市大型跨線橋立交工程應(yīng)首先做好總體規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，在前期工作階段就應(yīng)認(rèn)真做好方案的比選，這對工程的順利實(shí)施和緩和對周邊環(huán)境的影響起到至關(guān)重要的作用。在做好方案比選后，就應(yīng)按照橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)順序進(jìn)行整體橋梁的設(shè)計(jì)。

[1]GB50220-1995，城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]CJJ11-1993，城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則[S].