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(shè)計標準、橋跨布置以及結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。為同類型結(jié)構(gòu)日后的設(shè)計和施工提供參考。
關(guān)鍵詞：組合小箱梁橋 高架橋 預應(yīng)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(chǔ)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(gòu)造為（45×25）m部分預應(yīng)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(shè)計標準
1.公路等級：高速公路；
2.設(shè)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(gòu)造措施按七度設(shè)防。
三、總體設(shè)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(shè)計，力求做到技術(shù)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(guān)工程正常運營的影響。結(jié)合初步設(shè)計專家評審意見，上部構(gòu)造選擇預制的預應(yīng)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(gòu)造為：矩形墩、肋式臺，矩形挖孔灌注樁基礎(chǔ)。
四、上、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.上部結(jié)構(gòu)
本橋上部結(jié)構(gòu)采用25m部分預應(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(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混凝土預制。
2.下部結(jié)構(gòu)
下部結(jié)構(gòu)的特點是橋墩類型多，是本橋設(shè)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(yīng)力蓋梁設(shè)計又是本橋最復雜的部分。蓋梁采用C50混凝土，按全預應(yīng)力砼構(gòu)件設(shè)計。采用ASTM A416/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(yīng)力錨具應(yīng)符合國家標準GB/T 14370—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(gòu)件設(shè)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(shè)單位要求設(shè)計單位對橋墩下部樁基進行優(yōu)化設(shè)計。橋址處弱風化巖層比較淺，如果按嵌巖樁設(shè)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。
五、結(jié)構(gòu)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(shè)計為部分預應(yīng)力（A類）混凝土結(jié)構(gòu)，故跨中底板和支點處頂板根據(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、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(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；蓋梁砼達到設(shè)計強度后張拉第一批鋼束；然后進行上部小箱梁的架設(shè)，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(gòu)各截面內(nèi)力、應(yīng)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(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(shè)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(shè)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(shè)計中，針對梁柱設(shè)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(yīng)力進行比較，其結(jié)果見表1.
單元號截面號下緣應(yīng)力（MPa）
表1說明梁柱之間設(shè)置支座可有效增加截面下緣的壓應(yīng)力，對預防蓋梁下緣開裂有明顯的作用。因此，在該橋設(shè)計中，對三柱式橋墩蓋梁均設(shè)置有盆式支座。其中3、4、39和40號墩兩側(cè)邊柱設(shè)盆式支座，5、6和38號墩單側(cè)邊柱設(shè)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(gòu)造復雜是該橋的特點也是設(shè)計和施工的難點。通過精心設(shè)計，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(shè)計和施工具有一定的參考價值。
參考文獻
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