京津高速公路引河橋大橋橋梁總體設(shè)計

張志賢

(天津市市政工程設(shè)計研究院)

京津高速公路引河橋大橋橋梁總體設(shè)計

張志賢

(天津市市政工程設(shè)計研究院)

摘 要:通過對現(xiàn)狀引河橋的橋梁概況，通過對舊引河橋從橋梁荷載、交通需求、水利防洪等方面的論述，提出合理的改造方案，供今后類似工程參考。

關(guān)鍵詞:引河橋;永定新河;舊橋;新建橋梁

1 工程設(shè)計概述及其意義

引河橋大橋為京津高速公路天津西段京津聯(lián)絡(luò)線工程上起點處跨越永定新河上的大橋，現(xiàn)京津公路起點引河橋位處。引河橋大橋南起永定新河右側(cè)大堤處與外環(huán)線京津公路大型樞紐立交橋梁相接，跨越永定新河和規(guī)劃永定新河北路后落地，主線橋梁全長為615.43 m，橋梁面積:41 835.9 m2。引河橋大橋是在原引河橋橋址上修建，現(xiàn)狀引河橋與河道夾角90°，橋面為三幅斷面型式，中間部分為機動車道橋，兩側(cè)為非機動車道。斷面寬度:7.25(人 +非)+1.1(分)+15.3(機)+1.1(分)+7.25(人+非)=32 m，其中機動車道橋最初1969年3月設(shè)計并建成?？鐝?3.5 m。共34跨，全長459 m。1989年在原橋兩側(cè)各建一慢車道橋，其跨徑及橋長與原引河橋同。梁底標(biāo)高以不底于現(xiàn)有梁底標(biāo)高為原則。見圖1。

圖1 引河橋舊橋橫斷面

舊橋機動車道荷載標(biāo)準(zhǔn)為:汽－26，拖－100(汽－26荷載相當(dāng)于89年規(guī)范汽－15～汽－20之間)。非機動車道橋荷載為3.5 kN/m2。上部結(jié)構(gòu):機、非動車道橋:簡支T梁。梁高:0.8～1.0 m。(非動車道橋均為利用舊T梁，原橋設(shè)計荷載為汽－13)。下部結(jié)構(gòu)均為Φ0.8 m灌注樁?，F(xiàn)引河橋橋面標(biāo)高6.46 ～7.18 m(大沽水平，下同)，梁底標(biāo)高為5.17 ～5.74 m。河道為三堤兩河，是以深槽行洪為主的復(fù)式河道。其中北河寬300 m，南河寬200 m，河堤堤頂高7.03 ～8.53 m。

京津高速公路是連接天津港口、天津市區(qū)及北京市的又一快速通道，本工程的實施對加強京津之間便捷交通聯(lián)系、完善國道主干線路網(wǎng)等具有重要意義。引河橋作為天津市的北大門，是天津市一個重要的出入口，現(xiàn)交通量已經(jīng)超過飽和狀態(tài)，綜合外環(huán)線、西縱道路工程、水利評估等，修建一座具有現(xiàn)代化水準(zhǔn)，滿足未來交通量發(fā)展和水利行洪需要的橋梁是十分必要的。

2 總體設(shè)計思路

2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

(1)根據(jù)路段總體規(guī)劃，京津聯(lián)絡(luò)線按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，中間為快速路主線標(biāo)準(zhǔn)，兩側(cè)為多功能輔道，道路斷面總寬70 m。斷面布置:13.5(輔)+1.5(分)+19(機)+2(分)+19(機)+1.5(分)+13.5(輔)=70 m。

(2)荷載標(biāo)準(zhǔn):城－A級。人群荷載:3.5 kN/m2;

(3)橋址處設(shè)計水位:100年一遇設(shè)計洪水位:6.12 m(黃海水平)。(黃海水平+1.639=大沽水平)

(4)橋址處堤防設(shè)計高程:右堤堤頂高程為100年一遇水位加2.50 m超高，堤頂高程為8.62 m(黃海水平)，左堤堤頂為50年一遇水位加2.0 m超高，堤頂高程為8.12 m(黃海水平)。

由于現(xiàn)引河橋的斷面寬度不能滿足城市快速路的使用標(biāo)準(zhǔn)，且橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)低，經(jīng)驗算原橋梁上、下部結(jié)構(gòu)均不滿足現(xiàn)設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)的要求。橋下凈空高度也不能滿足水利排洪的要求，綜合比較對原橋梁結(jié)構(gòu)不予利用全部拆除，該橋按新建橋考慮設(shè)計。

2.2 橋梁斷面設(shè)計

結(jié)合道路斷面布置型式，本橋從結(jié)構(gòu)受力合理以及施工方便等方面考慮，標(biāo)準(zhǔn)斷面按照上、下行四幅獨立橋梁布置，橋梁全寬70.0 m。

以上橋梁斷面布置不僅結(jié)構(gòu)受力合理，且每一幅橋梁相互獨立，施工方便。

2.3 橋梁跨徑的選擇

鑒于現(xiàn)有橋梁跨徑較小僅為13.5 m，樁基較密，橋梁跨徑選擇以大跨且盡量避讓現(xiàn)有樁基為原則，同時橋梁需跨越永定新河兩側(cè)大堤及規(guī)劃永定新河北路，結(jié)合道路平面線形及與京津公路立交與之相接的主線及匝道跨徑為30～35 m的現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)。設(shè)計經(jīng)過對27 m及40.5 m跨徑比選，考慮跨河橋梁的施工的難易性及經(jīng)濟指標(biāo)的合理性，最終確定在直線段橋梁均選用27～29 m跨預(yù)制結(jié)構(gòu)，曲線段均采用25～28 m跨連續(xù)結(jié)構(gòu)。以上平面布置不僅滿足地上、地下交通的要求、且設(shè)計的橋梁下部結(jié)構(gòu)不受現(xiàn)有舊橋樁基的干擾。

2.4 梁底標(biāo)高的確定

由于引河橋的改建涉及到與兩岸原有道路的銜接，該處引河橋南端相接的京津公路需下穿南曹鐵路，橋梁梁底高程如按照滿足防洪墻即右堤堤頂高程8.62 m(黃海水平)進行設(shè)計，新建橋梁較現(xiàn)有橋梁高出4.5～5.1 m，并使工程影響的范圍擴大，且與南岸快速路的高程無法銜接，故設(shè)計依據(jù)防洪評價中百年一遇洪水位6.12(黃海水平)+1.5 m超高即梁底高程不低于7.62 m(黃海水平)+1.639=9.259(大沽水平)進行設(shè)計。對于不滿足右堤頂高程部分，在行洪時水利部門需采取臨時的封堵措施。

2.5 橋梁結(jié)構(gòu)選型

橋梁的上部結(jié)構(gòu)型式本著適應(yīng)現(xiàn)代化交通發(fā)展的需要，簡支變連續(xù)小箱梁在施工及造價方面均有一定的優(yōu)勢，且結(jié)構(gòu)整體性較好，外觀相對T梁、板梁好。具有施工方便，工期短，結(jié)構(gòu)合理，行車舒適等優(yōu)點，現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)簡潔、輕盈，線條流暢，具有整體性好，抗扭剛度大，尤其是兩側(cè)懸挑出的大伸臂，在結(jié)構(gòu)處理上很容易做到曲線線形的連續(xù)性，并能取得與京津公路立交結(jié)構(gòu)視覺效果一致等優(yōu)點。本橋上部結(jié)構(gòu)全部采用預(yù)應(yīng)力連續(xù)結(jié)構(gòu)的先進體系。小箱梁結(jié)構(gòu):采用3～4跨一聯(lián)27～29 m裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，預(yù)制梁寬中梁2.4 m，邊梁2.95 m，中心梁高1.6 m，現(xiàn)澆濕接縫寬0.9～1.1 m。預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu):跨徑25 m+28 m+28 m+26 m四跨一聯(lián)連續(xù)箱梁，梁高1.6 m，跨徑35～36 m一跨簡支箱梁，梁高:1.8 m。箱梁斷面采用與京津公路立交相同的斜腹板斷面形式。橫斷面為單箱單室和單箱多室結(jié)構(gòu)，邊肋采用0.36∶1的斜腹板，懸臂長1.7 m，懸臂根部厚45 cm，端部厚15.25 cm，頂、底板厚度均為0.22 m，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁跨中正常段腹板厚0.4 m，支點加厚段腹板厚0.6 m;連續(xù)結(jié)構(gòu)采用雙向張拉的施工工藝，簡支結(jié)構(gòu)均在跨中設(shè)置一道0.3 m厚的中橫隔板。并采用箱內(nèi)張拉的施工工藝。

橋梁的下部結(jié)構(gòu)根據(jù)地質(zhì)條件及基礎(chǔ)需在河道內(nèi)施工的特點，本工程橋梁基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁，在河道內(nèi)上部結(jié)構(gòu)為小箱梁的基礎(chǔ)采用單排Φ1.8 m大直徑樁基礎(chǔ)型式，以減少河中樁基數(shù)量，現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁基礎(chǔ)采用承臺下雙排Φ1.2 m灌注樁基礎(chǔ)，橋臺承臺下采用雙排Φ1.0 m樁基礎(chǔ)。

在與京津公路立交相接處采用與立交相一致造型為花瓶形墩柱，其余跨河道墩柱均為圓形截面，墩柱直徑采用1.5 m。主線每幅橋橫向布置3～4根墩柱，輔道橋橫向布置2根墩柱，小箱梁結(jié)構(gòu)墩柱上設(shè)有蓋梁，墩柱外露高度大于6 m的墩身設(shè)置橫系梁。橋梁北側(cè)橋臺采用U型橋臺形式。

3 結(jié)語

結(jié)合本工程，合理選擇跨徑，因地制宜的采用一些現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和預(yù)制結(jié)構(gòu)，是加快工程進度、降低工程造價、確保工程質(zhì)量的有效措施之一。在寬橋設(shè)計中，橋梁斷面采用分離式，不僅受力明確，施工方便，且質(zhì)量易于保證。在大型跨河橋梁中，河道內(nèi)基礎(chǔ)不僅要考慮與環(huán)境的協(xié)調(diào)性還要從降低樁基施工技術(shù)難度和降低工程造價上考慮，在滿足墩臺結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上，在主河道上適當(dāng)調(diào)整系梁頂?shù)脑O(shè)計標(biāo)高?？杉涌焓┕みM度。

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［1］中國人民共和國交通部.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］中國人民共和國交通運輸部.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T F50 －2011)［S］.北京:人民交通出版社，2011.

中圖分類號:U442

C

1008－3383(2013)04－0108－02

收稿日期:2012－10－10

作者簡介:張志賢(1960－)，女，天津人，工程師，從事橋梁設(shè)計工作。