某樞紐立交橋梁設(shè)計

王思安

（上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計股份有限公司，上海市201108）

1 工程概況

北海市向海大道工程西起廉州灣，東至海景大道，全長44.8 km。紅線70 m。全線技術(shù)標準采用城市主干路，設(shè)計車速為60 km/h。向海大道主線西段采用雙向8車道設(shè)計標準，東段主線采用雙向6車道設(shè)計標準，全線設(shè)置輔路10 m。

向海大道主線在樁號K7+346.6處與南北高速相交，根據(jù)總體設(shè)計，在此處設(shè)置1座互通式立交——南北高速樞紐立交。

南北高速現(xiàn)狀為雙向4車道，規(guī)劃改造為雙向6車道，本次設(shè)計按規(guī)劃考慮。

2 主要技術(shù)標準

（1）設(shè)計道路等級：向海大道，城市主干路，60 km/h；南北高速/銀灘大道，城市主干路，60 km/h；輔路：次干路 40 km/h；匝道：40 km/h（環(huán)形匝道），50 km/h（其他匝道）。

（2）凈空高度：主線、匝道不小于5.0 m；輔路不小于4.5 m；人行道不小于2.5 m。

（3）設(shè)計荷載：城-A 級[1]。

（4）設(shè)計基準期：100 a。

（5）設(shè)計使用年限：100 a。

（6）設(shè)計安全等級：一級。

（7）環(huán)境類別：I類。

（8）防撞護欄設(shè)計標準：SB、SBm級。

（9）臺后填土高度：按9 m控制。

（10）新建橋梁地震基本烈度：6度。

HRD弱凝膠鉆井液具有無粘土相、弱凝膠特性、流變性獨特、強抑制性和保護儲層的特點[5]，鉆井液配方：鹽水（淡水）+0.1%QYHN+0.15%TSN+0.5-0.7%HVIS+1.5%HFLO+1%抑制劑HPA+1%潤滑劑HLB+5%LHJ+0.05%殺菌劑HGD+10%暫堵劑QWY，鉆井液基本性能評價見表2。HRD鉆井液的抑制性能非常好，頁巖膨脹率很小，能夠抑制地層和鉆屑水化分散和膨脹，見表3～5。

（11）設(shè)防分類：南北高速樞紐立交內(nèi)橋梁，乙類。

3 總體設(shè)計

本立交工程內(nèi)橋梁主要有3類：（1）向海大道主線橋；（2）南北高速主線橋；（3）各匝道橋。

向海大道主線橋標準橋?qū)挿譃?種，分別為34 m（單幅寬16 m）與56 m（單幅寬27 m）。工程起迄點樁號：K7+080.600～K7+614.600，共17孔橋梁，全長534 m。標準跨徑30 m,通過調(diào)整箱梁的寬度適應變寬需求。向海大道主線橋現(xiàn)澆混凝土橋梁總體布置見表1。

表1 向海大道主線橋現(xiàn)澆混凝土橋梁總體布置

下部結(jié)構(gòu)主要采用雙柱式花瓶墩，局部采用單邊立柱+雙柱式花瓶墩以滿足受力需求，樁基采用?1 200 mm灌注樁。

南北高速主線橋采用單跨的簡支空心板結(jié)構(gòu)，其中南北高速主線1號橋標準寬為34 m（單幅寬16 m）；南北高速主線2號橋為變寬度橋梁，橋?qū)挒?37.927～38.426 m（單幅寬 13.338～13.128 m）。

匝道共包含8條匝道，所有匝道橋標準寬度為10 m。SW匝道及NE匝道采用標準跨徑為22 m的鋼筋混凝土連續(xù)箱梁；ES匝道1號橋、WN匝道1號橋采用預應力混凝土連續(xù)箱梁，標準跨徑為25 m左右，梁高為1.6 m。匝道橋現(xiàn)澆混凝土橋梁總體布置見表2。其余匝道橋均采用單跨的簡支空心板結(jié)構(gòu)。

表2 匝道橋現(xiàn)澆混凝土橋梁總體布置

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 向海大道主線橋

向海大道主線橋上部結(jié)構(gòu)采用預應力混凝土連續(xù)箱梁[2]，標準跨徑為30 m，梁高1.8 m。向海大道主線橋按雙幅布置，單幅橋梁標準寬度為16 m及27 m，部分孔跨存在變寬（16～27 m），道路平面為圓曲線（R=36 000 m）。現(xiàn)澆箱梁均保持懸臂長度不變，通過調(diào)整箱室結(jié)構(gòu)以適應橋面線形的變化。

向海大道主線橋箱梁斷面均采用斜腹板斷面，如圖1所示。箱梁頂板通長厚0.25m，在橫梁處設(shè)置0.3m×0.3m的加腋。箱梁底板在跨中處厚0.22m，腹板在跨中處厚0.40 m，在橫梁雙側(cè)一定范圍內(nèi)，底板厚度漸變?yōu)?.45 m，腹板厚度漸變?yōu)?.70 m。

圖1 主線橋箱梁標準橫斷面圖（單位：mm）

主線橋箱梁采用C50預應力混凝土，在支點處設(shè)置橫梁，中橫梁厚度為2.2 m，邊橫梁厚度為1.6 m，橫梁均為預應力混凝土構(gòu)件。

4.2 匝道現(xiàn)澆混凝土箱梁

匝道現(xiàn)澆連續(xù)梁標準寬度為10 m。SW、NE曲率半徑較小（R=70 m），采用標準跨徑為22 m的鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，梁高1.6 m。其余匝道采用標準跨徑為25 m左右（最大跨徑25.5 m）的預應力混凝土連續(xù)箱梁，梁高1.6 m。

箱梁斷面均采用斜腹板斷面，兩側(cè)挑臂長度均為1.8 m，如圖2所示。挑臂端部厚0.22 m，根部厚0.45 m。頂板設(shè)置單向橫坡，頂?shù)装迤叫胁贾?。箱梁頂板?.22 m，與橫梁相交處設(shè)置0.3 m×0.3 m倒角；箱梁底板在跨中處厚0.22 m，腹板在跨中處厚0.40 m，在橫梁雙側(cè)一定范圍內(nèi)，底板厚度漸變?yōu)?.40 m，腹板厚度漸變?yōu)?.60 m。

圖2 匝道橋箱梁標準橫斷面圖（單位：mm）

箱梁在支點處設(shè)置橫梁，中橫梁厚度為2.0 m，邊橫梁厚度為1.0 m。

標準跨徑為22 m的鋼筋混凝土連續(xù)箱梁由于匝道的曲線半徑較小，故在跨中處設(shè)橫隔板。

4.3 南北高速主線橋及部分單跨的匝道橋

上部結(jié)構(gòu)采用后張法預應力混凝土空心板梁，跨徑為20 m，板梁梁高0.95 m。

4.4 下部結(jié)構(gòu)

向海大道主線橋單幅橋?qū)?6 m的標準段采用雙肢H型墩，變寬段根據(jù)受力需要增加邊立柱，如圖3所示。標準雙肢H型墩為雙柱式花瓶墩。單個立柱底橫橋向?qū)?.6 m；墩頂3 m范圍內(nèi)，以內(nèi)側(cè)R=4.804 m、外側(cè)R=4.713 m的圓弧向外展開至2.1 m；柱底中心距3.4 m，柱外間距5 m；柱頂支座中心線距4.5 m，柱外間距6.7 m。單個立柱順橋向?qū)挾葹?.8 m。2個橋墩立柱間設(shè)置系梁，系梁中心線處截面尺寸為1.2 m×1.4 m，在下緣設(shè)置圓弧曲線，半徑為5 m?；A(chǔ)采用承臺樁基礎(chǔ)，承臺尺寸為8.6 m（橫橋向）×5.4 m（順橋向）×2.0 m（厚），承臺下設(shè)置6根?1 200 mm鉆孔灌注樁。

匝道橋?qū)?0 m的標準橋墩采用獨柱式花瓶墩，如圖4所示。橋墩立柱橫橋向尺寸為：墩底處2.0 m，墩頂處2.5 m范圍內(nèi)，以R=4.542 m的圓弧向外展開至3.5 m；墩柱順橋向尺寸為1.6 m。墩身橫橋向設(shè)置0.2 m深凹槽，寬0.2～0.458 m（墩頂3 m范圍內(nèi)，以R=34.948m漸變）。墩柱下設(shè)5.4m×5.4m×2.0 m（厚）承臺+4×?1 200 mm鉆孔灌注樁。

圖3 主線橋橋墩橫斷面圖（單位：mm）

圖4 匝道橋橋墩橫斷面圖（單位：mm）

5 施工要點

5.1 注意事項

（1）橋梁平縱線形以道路專業(yè)設(shè)計施工圖為準。尤其是上部箱梁頂標高應按道路專業(yè)縱斷面施工圖確定，有需要時應按縱斷面設(shè)置預拱度。

（2）加強對地下現(xiàn)有保留管線的保護與監(jiān)控。

（3）承臺混凝土澆筑應注意水化熱影響，內(nèi)外溫差應控制在25℃以下，并采取一定措施避免產(chǎn)生裂縫。

5.2 支架施工

（1）混凝土連續(xù)箱梁采用就地支架現(xiàn)澆。現(xiàn)澆支架必須有足夠的強度和剛度，縱、橫、斜構(gòu)件結(jié)合緊密，有良好的整體性和穩(wěn)定性?；炷翝仓?，應采取措施，消除支架的非彈性變形。支架必須落在堅實的地基上，對不均勻地基必須進行地基處理，以防止結(jié)構(gòu)因支架沉降過大或不均勻沉降而產(chǎn)生附加內(nèi)力和出現(xiàn)裂縫[3]。支架處地面應保持排水通暢。

（2）澆筑上部混凝土箱梁之前，施工單位應采取措施對支架進行預壓,支架、模板的變形值必須滿足規(guī)范要求。預壓荷載分級加載，并觀測其變形和沉降。每級持荷時間不小于30 min，最后1級為1 h，然后穩(wěn)定48～72 h。根據(jù)測試結(jié)果，確定支架的施工預拋高值，以消除施工中因支架變形而造成的箱梁線形和標高誤差。

5.3 混凝土澆筑施工

（1）澆筑混凝土前應對支架、模板、鋼筋和預埋件進行檢查，模板內(nèi)的雜物、積水和鋼筋上的污垢應清理干凈，并對混凝土進行入模前的檢查。

（2）由于箱梁現(xiàn)澆混凝土數(shù)量大，允許分層分段澆筑。一般可分2層，第1層至頂板下緣線?；⌒瘟旱牡装寮疤舯蹜淮螡仓?/p>

（3）預應力連續(xù)箱梁澆筑混凝土前，對預應力管道進行檢查，防止預應力管道由于漏氣、破裂而爆漿，從而影響穿束。在燒焊鋼筋時，注意勿傷及管道，振搗混凝土時，振搗器不能碰及管道。澆筑時應尤其注意錨下混凝土必須密實，并保證錨墊板位置和傾角正確，管道與錨墊板應保持垂直。

（4）連續(xù)梁施工人孔縱向位置應設(shè)在連續(xù)梁彎矩較小處（一般為0.21L，L為中跨跨徑），橫向位置應布置在兩腹板間的中點處。

（5）由于有縱坡，所以在立箱梁模板時，注意箱梁的橫梁要保持鉛垂。

5.4 落架及拆模的要求

支架上應設(shè)置落架設(shè)備，落架須待混凝土強度達到設(shè)計強度的100%以及鋼束張拉完成并灌漿后。為了不使主梁處于局部受力狀態(tài)，支架拆除須從跨中向支座循環(huán)進行，且對稱均勻落架。同時，分段施工澆筑時，其相鄰一孔的支架，不得在箱梁合龍前拆除。

6 結(jié) 語

向海大道南北高速樞紐立交橋在設(shè)計中綜合考慮工程經(jīng)濟性、可行性以及景觀性，預計于2021年建成通車，建成后將成為向海大道重要的交通樞紐，為改善北海市的交通環(huán)境作出貢獻。