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長常高速公路長益段上跨天橋設計構思及工程特點

更新時間:2009-10-19 15:27:29 來源:|0 瀏覽0收藏0

長常高速公路長益段上跨天橋設計構思及工程特點

作者:李端峰,張勃

  摘要:綜合高速公路上跨天橋的特點,結合長益公路介紹了全線上跨天橋設計方案的選取、結構特點及整體效果。

一、前言

  隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,作為國家現(xiàn)代化水平標志之一的高速公路建設,近年來發(fā)展極為迅速?;诟咚俟沸熊嚱煌刂迫忾]的特點,各種上跨、下穿立交橋在高速公路建設中被大量采用,此類橋載重不大(一般為H-10、H-15),橋面不寬,但其數(shù)量較多,特別是處于丘陵區(qū)的湖南,各類上跨機耕道、鄉(xiāng)道及人行天橋數(shù)量較多。僅長益路71.51公里地段此種上跨天橋就有43座,為能使天橋與地勢巧妙的結合,美觀得體、造價低、方便施工,業(yè)主與設計單位密切配合,針對每座橋所處位置進行多種方案的研究探討,最終選定最佳方案。本文就天橋方案的選取及其工程特點作一簡介。

二、天橋方案選取原則

  根據(jù)高速公路上跨天橋的特點,并結合長常高速公路長益段的應用情況,可歸納出上跨天橋方案的選取主要應考慮的幾項原則如下:

  1. 因地制宜充分考慮地形。

  長益公路地處丘陵區(qū),天橋絕大部分設在切方地段。天橋的建筑高度選取除保證必要的橋下凈空外,還需結合地形以減少橋頭接線切方或填方量,最終達到經(jīng)濟實用的目的。如橋兩端地勢較低,主要采用梁式橋;略高則主要采用中承式拱肋橋;更高則宜采用斜腿剛構、雙向坡拱、拱等型式。

  2. 合理選取橋跨后續(xù)施工配合

  目前,高速公路路面施工多采用大型攤鋪機,而路面施工一般后于天橋施工,以往為減小跨徑、降低截面高度采用加中墩的橋梁,使攤鋪機的通行受阻,直接影響路面施工進度。也對通車運營階段安全行車伏有隱患。故在方案選取時,盡量少用設中墩橋梁,即使設置,其中墩尺寸也宜取較小值。

  3. 在結構合理、施工方便的前提下,盡量使橋型美觀大方,橋型多樣化,體現(xiàn)時代氣息,并在主體工程驗收后進行適當?shù)牡b飾。

  高速公路因線型較好、路面寬闊平順,而致行車單調乏味,司乘人員易于疲勞。而司機視野內(nèi)的空間感覺對行車安全、舒適起很大作用。為能創(chuàng)造較舒適的行車環(huán)境,除適量的綠化點綴外,各種天橋的美觀得體、橋型的差異、色彩的變換,與環(huán)境的協(xié)調搭配更能對高速行車中的司乘人員以美的享受。因此,在結構合理,施工方便的前提下,應盡量使橋型美觀大方,多樣化,以體現(xiàn)時代氣息,并在主體工程驗收后進行適當?shù)牡b飾,可大大提高行車安全及舒適感以提高高速公路的社會效益和經(jīng)濟效益。

  4. 實用經(jīng)濟、造價合理

  在橋型的選擇時,一方面從"輕型"著手,以減少圬工體積;一方面不攀高用料。因此,長益路上跨天橋主要采用鋼筋砼結構,全線43座天橋中僅在兩個服務區(qū)中行人天橋的上部結構采用了鋼結構。

 
三、上跨天橋的應用

  根據(jù)以上選用方案的基本原則,我們在全線43座上跨天橋的設計中采用了8種以上的拱梁式鋼筋砼上部結構及兩種鋼結構上部構造型式,其設計特點與建成后的整體效果分別概述如下:

  1. 鋼筋砼斜腿剛構橋

  上部構造整體受力,多次超靜定結構,整體現(xiàn)澆施工。上部全長48m,中跨25.8m,兩斜腿支承點,間距33.8m,主梁呈變高Ⅱ形,橋面至橋下路面頂高差6.89m。構件的簡單,斷面的變化及與地形的充分結合,使人感到整體的美觀和諧,同時,該橋開口斷面施工方便,模板支撐容易,可重復使用,且造價也較其它橋型低,因此該橋型采用的座數(shù)為上跨天橋之冠。但由于開口斷面,下緣承拉較弱,為使受力更加合理及橋型更加輕巧美觀,今后的設計中在充分考慮施工難易程度的前提下,可考慮采用整體箱型截面。

  2. 帶拱上板式立柱、拱上實心連續(xù)板及主拱為實心板式的鋼筋砼拱橋。

  本橋為傳統(tǒng)式拱橋類型,但由于拱上采用薄壁板式結構,且主拱川增加側向懸臂線條,使之外形輕巧、美觀,大方、得體。又因其建筑較高(橋下路面以至橋面高7.98m),故高切方處設置此種橋型較易。但拱式結構的特點是兩個橋臺體積較大,造價較高,因此在日后的設計中,如地基情況允許,設置分離式基礎,可適當降低造價。本橋型施工方面較易,模板簡單,操作容易。
該橋型也是采用較多的一種橋型,全線共有8座。

  3. 普通鋼筋砼板拱橋帶拱上預應力空心板橋

  本橋型拱上全長47.76m,主拱凈跨38.00m,建筑高度7.88m,拱度1/8,為使橋型輕巧,減少主拱川寬度,采用了使拱上側懸臂增加正面線條,同時拱上16.41m長度內(nèi)不設拱上立柱,而設置縱向預應力鋼筋的方案,但又為避免在空心板中施加的預應力對主拱川產(chǎn)生附加應力,故將空習板與主拱圈接頭處斷開,使空心板部份成為簡單的簡支梁式結構。由于減少了拱上立柱,使人視野更加開闊,從而更利于行車安全。但此種橋型與其他橋型相比,造價較高,且施工工藝要求略高,故全線僅設一座。

  4. 普通鋼筋砼板拱帶拱上空心板坡拱橋

  此橋屬第三種橋型的改進,為結合路側地形,避免接線填方,特將兩側拱上建筑設計呈坡形,跨中建筑高度為7.53m,而主橋臺部份可減小至5.67m,從而減少了第三種橋型拱上預應力,簡化了施工,降低了造價,也使拱上空腹部份空心板長度減至11.135m,且橋型同樣輕巧,更能突出與地形的充分結合,造價也較第三種橋型節(jié)省約29%,故本路段此橋型共設置8座,屬采用較多的一種。

  5. 普通鋼筋混凝土T型剛構橋

  本橋型上部全長48m,跨中設置薄壁中墩,為節(jié)省造價,主梁為空心變截面。建筑高度為各橋型最低(路面至橋面為7.07m),適合較少切方地段。墩臺圬工體積小,因之造價較低,但空心梁的內(nèi)部模板難以回收利用。此橋型外觀輕盈,是一種較理想的橋型,所以本路上使用也較多(共5座),其造價與第一種橋型相當。

  6. 預應力鋼筋砼三跨連續(xù)梁橋

  三跨預應力鋼筋砼梁橋在路線共設置了二座,主梁呈箱型斷面,梁高1.48m,橋面寬7.00m,設計荷截H-10,橋面距上跨路面高差6.7m,橋總長58.00m,中間跨320m,由于兩端接線較低,采用此種橋型為宜。中墩直徑1.20m,均位于所跨主線邊溝外測。為避免跨中產(chǎn)生較大彎矩,則邊跨較長。此橋箱梁斷面較高,顯得笨重,但箱內(nèi)約有1.20m高空間,故施工較容易,模板可重復使用。

  7. 預應力鋼筋砼兩跨連續(xù)梁

  本橋用于互通匝道上,橋總寬19m,橋臺不分離,橋墩及上部分離,分別寬7.75m、11.25m,上部構造梁長2×28.10m,中墩采用薄壁鋼筋混凝土中墩。為便于橋下路面施工攤鋪機行走,墩厚僅0.70m。橋面至所跨路面高差7.07m,梁取用了較低的斷面,從而減少了匝道的土方量,降低了造價。橋型布置合理,總體美觀協(xié)調。

  8. 普通鋼筋混凝土三跨連續(xù)梁橋

  此橋地處互通立交中,上跨主線及匝道,橋長27.0+24.0+27.0=78.0m,寬3.0m橋跨的布置一方面考慮中國古建筑特色中的均衡對稱,一方面又考慮了對所跨主行車道及不對稱的加減行車道無影響,進行了多個不同方案比較,最終選取中跨跨小而兩邊跨對稱加大的方案,從效果看是合適的。

  此橋的第二個特點是斷面型式的取用:基于本橋較窄(全寬3.0m),如采用箱型截面施工難度大,故采用T型截面,同時采用變高,使全橋立面線條較多,顯得活潑、輕盈、雖然其中一個邊跨有加長,但此橋正處互通始端,使視野更為遼闊,整個互通盡收眼底。

  此種橋型全線有兩座,另一座系設在進入收費站之后的匝道上,跨徑略小,中跨大,兩個邊跨主要跨切方邊坡,并起平衡作用。

  9. 中承式鋼筋混凝土肋拱橋

  本橋地處長沙市郊,長益路與老路相交主線下穿,為保證橋下凈空,減少接線土方量,橋面至主線路面高差僅6.40m,故采用中承拱結構。本橋橋長50.0m,橋面寬12.0m,兩條肋對稱設置,肋寬0.80m,截面呈I型,系桿間距4.0m,采用精制螺紋鋼外套不銹鋼套管,柔性板式裝配橋面。此橋外型美觀、線條突出,主體完工后又進行了適當?shù)耐苛涎b飾,遠觀如一道絢麗的彩虹懸于天際,使人心曠神怡,倍感輕松愉快,更顯示了將要進入都市之繁華景象,為進入長沙市的第一景。

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