上跨高速立交橋設(shè)計要點分析

王金磊

安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽合肥 230000

隨著地方經(jīng)濟發(fā)展，國省道修建快速發(fā)展，與既有高速公路交叉不可避免，如何合理確定橋型方案，既做到經(jīng)濟性，又不能阻礙高速公路發(fā)展，同時降低對被交高速公路運營期的干擾，以安徽省六安市國道105中一座上跨G35濟廣高速立交橋為實例，通過對方案確定、結(jié)構(gòu)尺寸、預(yù)應(yīng)力鋼束布設(shè)、結(jié)構(gòu)受力性能進(jìn)行了相關(guān)分析，為后期國省道上跨既有高速公路橋梁設(shè)計提供思路，確保達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、安全、經(jīng)濟的目的。

1 工程概況

國道105上跨G35濟廣高速立交橋，該立交橋位于六安市裕安區(qū)內(nèi)，橋梁跨徑布置為：3.0m(橋臺)+11×30m（預(yù)制小箱梁）+(35+60+35)m變截面連續(xù)梁+11×30m（預(yù)制小箱梁）+3.0m(橋臺)。

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）標(biāo)準(zhǔn)車速：80km/h。

（2）標(biāo)準(zhǔn)荷載：公路-I級。

（3）橋面寬度：單幅12m。

（4）地震烈度：根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015），本場地的地震動峰值加速度為0.15g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40s。

（5）標(biāo)準(zhǔn)洪水頻率：1/100。

3 主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 橋梁方案設(shè)計

路線于K39+524處與G35濟廣高速交叉（交叉點處高速公路養(yǎng)護樁號K687+292），交叉角度90°。與路線交叉處濟廣高速公路六潛段路基寬26m，中央分隔帶寬2m，雙向四車道，瀝青混凝土路面，設(shè)計時速100km/h。

橋梁孔徑布置及橋長主要受交叉處濟廣高速六潛段路基斷面寬度、凈空要求以及濟廣高速六潛段遠(yuǎn)期改造所需空間控制。

在交叉處本項目平面為直線；交叉處本項目縱坡為2.83%，凸形豎曲線半徑為12000m，滿足視覺所需要的豎曲線半徑值。

本橋主橋跨徑布置為（35+60+35）m，為濟廣高速遠(yuǎn)期八車道升級改建預(yù)留空間。主墩承臺及墩身均設(shè)置于現(xiàn)狀四車道高速排水溝外側(cè)。其中承臺距離坡腳最小距離為3.4m，墩身距離坡腳最小距離為6.1m。交叉處凈空高度不小于5.5m。高速未來擴建八車道如按正常放坡，高速邊坡、排水溝將侵入上跨橋承臺范圍內(nèi)，為避免未來高速擴建占壓承臺，可在交叉處高速公路兩側(cè)設(shè)置擋墻以避開上跨橋承臺。上跨橋與高速交叉位置圖見圖1。

圖1 上跨橋與高速交叉位置圖

3.2 上跨橋安全設(shè)計

3.2.1 護欄設(shè)計

上跨橋內(nèi)側(cè)采用SB級墻式防撞護欄、外側(cè)采用SA級墻式防撞護欄，并將上跨橋影響范圍內(nèi)濟廣高速外側(cè)波形梁護欄升級改造（改造范圍為上跨處兩側(cè)各24m）。此外，在橋梁兩端設(shè)置完善的指路及警告標(biāo)志，同時在橋梁迎流面設(shè)置立面標(biāo)記和限高標(biāo)志，并在兩側(cè)橋墩處粘貼立面標(biāo)記，提醒駕駛員注意安全行駛。

3.2.2 防落網(wǎng)及集中排水設(shè)計

按照規(guī)范要求上跨橋在上跨高速范圍內(nèi)設(shè)置防護網(wǎng)，橋梁護網(wǎng)的設(shè)置高度大于1.8m，長度為濟廣高速的邊界沿上跨橋走向向外側(cè)延長10 m，護網(wǎng)網(wǎng)孔面積0.25cm。

本橋第13跨跨越濟廣高速，按照規(guī)范要求上跨高速范圍內(nèi)上跨橋設(shè)置集中排水系統(tǒng)，排水管采用PVC200mm管，跨線橋及其引道的橋面雨水，通過管道引至橋下公路的排水溝。泄水管側(cè)面布置圖如圖2所示。

圖2 集中排水管構(gòu)造圖

3.3 主梁截面

結(jié)合橋?qū)捈案臃奖愕倪M(jìn)行施工，主橋箱梁采用單箱單室直腹板變斷面，強度等級為C55的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁頂板寬12m，箱梁底板寬6.5m。主墩箱梁墩頂根部梁高3.5m，長4m，向中、邊跨方向24m范圍內(nèi)梁高變化采用2次拋物線，其余為等高梁段，梁高1.8mm。墩頂箱梁底板厚90cm，箱梁跨中底板厚度為30m，在距離墩中心線2m處，向中、邊跨方向27m范圍內(nèi)底板厚變化采用2次拋物線由60cm變化至30cm，0號塊頂板厚95cm，其余部位頂板厚度為28cm，懸臂端頂板厚度為18cm。

翻轉(zhuǎn)課堂為傳統(tǒng)課堂教學(xué)注入了一股新鮮的血液，是一種值得借鑒和嘗試的教學(xué)模式。近年來，我國諸多高校已經(jīng)大規(guī)模開展了這種新的教學(xué)模式。然而翻轉(zhuǎn)課堂在推廣及應(yīng)用中仍然面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。分析、探索、總結(jié)翻轉(zhuǎn)課堂實踐現(xiàn)狀以及推進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)中的應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實意義[4]。任何一次教學(xué)改革中，教師始終是決定改革成敗的最關(guān)鍵因素之一，翻轉(zhuǎn)課堂亦是如此[5]。因此，本文以通信電子電路課程為例，分析了目前翻轉(zhuǎn)課堂實踐過程中，教師所面臨的各種困難和挑戰(zhàn)，并針對實際情況提出了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的策略。

4 主橋結(jié)構(gòu)計算分析

4.1 模型建立

本橋平面位于直線上；本橋結(jié)構(gòu)計算采用同濟大學(xué)開發(fā)的橋梁博士有限元軟件，施工階段如下：墩臺下構(gòu)施工，在支架上完成0號塊澆筑后，其他梁梁進(jìn)行懸澆施工，并逐段張拉各節(jié)段預(yù)應(yīng)力鋼束后，先澆筑邊跨合攏段，完成體系轉(zhuǎn)換后，再澆筑中跨合攏段，完成后期頂、底板鋼束張拉。最后進(jìn)行橋面鋪裝、橋梁護欄施工。1/2跨結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

依據(jù)上述施工流程，驗算各施工階段的內(nèi)力、應(yīng)力、變形，每個懸澆施工階段包含：掛籃安裝、澆筑混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力及掛籃移動等四個主要施工階段。成橋后驗算工可包含恒載、汽車荷載、支座沉降、溫度荷載等組合工況（按文獻(xiàn)[2]進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)組合）。

圖3 1/2跨結(jié)構(gòu)模型

4.1.1 計算參數(shù)

永久作用：持久狀況永久作用，除考慮了結(jié)構(gòu)自重、收縮及徐變作用、預(yù)應(yīng)力等作用外，還考慮了支座沉降作用，支座沉降按主墩-2cm，邊墩-1.2cm。

可變作用：汽車荷載、支座沉降等。

溫度效應(yīng)考慮了整體升溫25℃，整體降溫25℃，以及按文獻(xiàn)[1]第4.3.12條考慮梯度溫度效應(yīng)。

4.2 計算結(jié)果

4.2.1 持久狀況下正常使用正應(yīng)力驗算

（1）正截面抗裂驗算（MPa）（圖4）。

圖4 正應(yīng)力圖

（2）斜截面抗裂驗算（MPa）（圖5）。

圖5 斜截面主拉應(yīng)力圖

（3）混凝土主應(yīng)力檢算（MPa）（圖6）。

圖6 主壓應(yīng)力圖

4.2.2 承載能力驗算（圖7）。

圖7 截面最大抗力與內(nèi)力圖（kN·m）

圖示計算結(jié)果表明，主橋上構(gòu)承載能力及應(yīng)力指標(biāo)均滿足文獻(xiàn)[2]規(guī)定值。

5 結(jié)語

通過對國道105上跨G35濟廣高速公路一座上跨橋進(jìn)行了方案、結(jié)構(gòu)受力性能分析，為以后同類橋梁設(shè)計提供了參考依據(jù)。