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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。重點介紹該橋設計標準、橋跨布置以及結(jié)構設計和計算。為同類型結(jié)構日后的設計和施工提供參考。

關鍵詞：組合小箱梁橋高架橋預應力蓋梁挖孔灌注樁

一、項目概況

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公路的基礎上改建。由于一級公路改高速后，對一級公路實施時占用的50省道靈山段必須恢復。通過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省道按二級公路標準修建。高架橋上部構造為(45×25)m部分預應力砼組合小箱梁，先簡支后連續(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、設計標準

1．公路等級：高速公路；

2．設計荷載：公路-I級；

3．計算行車速度：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(鋼筋砼防撞護欄)+10.5m(行車道)+0.75m(波形鋼護欄)；

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

三、總體設計

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。已建成的龍麗一級公路為雙向四車道，交通量較大。要求施工過程中不能中斷龍麗一級公路、50省道的通行，因而橋梁規(guī)模、施工難度都比較大。橋型方案設計，力求做到技術可靠、經(jīng)濟合理、施工方便、施工周期短、維護費用低，并且盡量減少對相關工程正常運營的影響。結(jié)合初步設計專家評審意見，上部構造選擇預制的預應力砼組合小箱梁，先簡支后連續(xù)。

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

四、上、下部結(jié)構設計

1．上部結(jié)構

本橋上部結(jié)構采用25m部分預應力(A類)混凝土組合小箱梁，5～6孔為一聯(lián)，采用多箱單獨預制，簡支安裝，現(xiàn)澆連續(xù)接頭的先簡支后連續(xù)的結(jié)構體系。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160cm，箱梁之間設18cm厚橫向濕接縫。箱梁連續(xù)處設1道厚35cm的中橫梁，邊跨梁端設1道厚25cm的端橫梁。小箱梁采用C50混凝土預制。

2．下部結(jié)構

下部結(jié)構的特點是橋墩類型多，是本橋設計的難點，也是本文要重點介紹的內(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，其中柱間距為14m的有35個，柱間距為12.4m的有1個，柱間距為15.2m的有1個；三柱式墩有7個。全橋合計有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。其中預應力蓋梁設計又是本橋最復雜的部分。蓋梁采用C50混凝土，按全預應力砼構件設計。采用ASTMA416/A416M－98標準的低松馳鋼鉸線，其標準強度1860MPa，直徑15.24mm，公稱面積140mm2，彈性模量Ey=1.95×105MPa，所使用的預應力錨具應符合國家標準GB/T14370—2000中規(guī)定的I類錨具要求。管道采用預埋金屬波紋管成型。

橋墩墩身采用等截面矩形實心墩，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件設計，采用C30混凝土。

為了加快施工進度和減少施工過程中對龍麗一級公路、50省道正常運營的影響，建設單位要求設計單位對橋墩下部樁基進行優(yōu)化設計。橋址處弱風化巖層比較淺，如果按嵌巖樁設計，樁長只有15～25米，完全可以采用人工開挖。采用這種施工方法每個橋墩之間互相獨立不受影響，作業(yè)面廣，可以同時大面積施工。經(jīng)過綜合分析比較，橋墩下部樁基并沒有采用以往通常的做法：群樁加承臺；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。橋墩構造見圖1和圖2。

圖1二柱式橋墩一般構造

圖2三柱式橋墩一般構造

五、結(jié)構計算

1．組合小箱梁

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

2．蓋梁橋墩蓋梁施工及運營階段的內(nèi)力計算采用橋梁博士3.0進行計算。預應力混凝土現(xiàn)澆蓋梁施工工藝流程為：下部樁基、立柱施工完成后，搭設支架澆筑蓋梁砼；蓋梁砼達到設計強度后張拉第一批鋼束；然后進行上部小箱梁的架設，再張拉第二批鋼束；最后進行橋面系施工。按此流程分4個主要工況計算結(jié)構各截面內(nèi)力、應力和位移。成橋運營計算包括恒載、活載、支點沉降和溫度等工況，按規(guī)范進行最不利荷載組合。溫度荷載按體系升溫5°C及降溫5°C計算；不均勻沉降按10mm計算。

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

3．蓋梁與墩柱連接方式對比計算

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

為弄清2種連接方式對蓋梁的影響，在設計中，針對梁柱設置支座和固結(jié)2種情況進行對比計算。取5號墩蓋梁靠邊墩的部分單元在運營階段的截面應力進行比較，其結(jié)果見表1。

單元號

截面號

下緣應力(MPa)

表1說明梁柱之間設置支座可有效增加截面下緣的壓應力，對預防蓋梁下緣開裂有明顯的作用。因此，在該橋設計中，對三柱式橋墩蓋梁均設置有盆式支座。其中3、4、39和40號墩兩側(cè)邊柱設盆式支座，5、6和38號墩單側(cè)邊柱設盆式支座。

六、結(jié)語

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、施工場地受限制、下部橋墩構造復雜是該橋的特點也是設計和施工的難點。通過精心設計，努力創(chuàng)新，大膽采用新技術、新工藝，使該橋上下部結(jié)構尺寸合理、比例協(xié)調(diào)，全橋氣勢宏大，莊重沉穩(wěn)又不失輕盈美觀，符合安全、經(jīng)濟、適用、美觀的原則。本工程對類似高架橋工程日后的設計和施工具有一定的參考價值。

參考文獻

[1]JTGD60-2004．公路橋涵設計通用規(guī)范[S]．

[2]JTGD62-2004．公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S]．

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