唐津高速跨鐵路某節(jié)點(diǎn)拓寬方案設(shè)計(jì)研究

楊 潔 李 琦

(1．天津市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，天津 300051;2．天津高速公路集團(tuán)有限公司，天津 300384)

當(dāng)高速公路所跨越的河流或道路方向與橋梁縱軸斜交時(shí)，為了施工上的方便，往往采用斜橋正做(又稱錯(cuò)孔布置)的方法。由于橋位處的地理限制，斜橋正做的橋梁在分跨上可能是兩邊跨為同樣跨徑，也可能兩邊跨為不同跨徑。

唐津高速上跨鐵路橋梁共7處，這次選擇的節(jié)點(diǎn)屬于比較特殊的點(diǎn)位。其既有橋梁于上跨鐵路時(shí)采用單跨20 m簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力空心板梁結(jié)構(gòu)，正跨布置，與鐵路交角a=109°，且并未錯(cuò)跨。但是拓寬后由于需要滿足鐵路的限界要求，拓寬部分采用錯(cuò)跨布置，在設(shè)計(jì)和施工上均具有一定難度。錯(cuò)孔布置的這一類橋梁橫向拼寬，在拼接拓寬設(shè)計(jì)方案上與正橋拓寬相比，總體設(shè)計(jì)上技術(shù)難度較大，結(jié)構(gòu)受力特性也有變化，故對(duì)這類錯(cuò)孔布置連續(xù)梁橋拓寬及結(jié)構(gòu)分析需要進(jìn)行深入研究。

1)設(shè)計(jì)面對(duì)的問(wèn)題。唐津高速公路橋梁拓寬的總體方案是下部結(jié)構(gòu)分離，上部結(jié)構(gòu)拼接拓寬;新拓寬橋梁上部結(jié)構(gòu)與舊橋上部結(jié)構(gòu)相同或相近。對(duì)于錯(cuò)孔布置的橋梁，若仍保持與舊橋相同跨徑的總體布置，則相應(yīng)的橋墩將進(jìn)入被交的鐵路中。為了保證不影響被跨越的鐵路的限界要求，新拓寬橋梁與原有橋梁的橋墩位置不在同一橫向位置上，即在平面布置新舊橋梁為錯(cuò)孔布置，在立面布置上新舊橋梁的孔徑不同。

錯(cuò)孔布置連續(xù)梁橋的橫向拼接對(duì)舊橋翼緣板的不利影響最大，同時(shí)舊橋上部結(jié)構(gòu)本身的內(nèi)力也可能發(fā)生一些變化，設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題有:

a．撓度。若新、舊橋上部結(jié)構(gòu)直接拼接使用，不僅作用在新橋上的活載產(chǎn)生的撓度對(duì)舊橋翼緣板帶來(lái)不利影響，而且新橋上部結(jié)構(gòu)恒載產(chǎn)生的撓度對(duì)舊橋翼緣板也有不利影響。另外由于錯(cuò)孔布置，新、舊橋主梁在恒載作用下的撓度有較大差異，這一差異勢(shì)必影響施工，在計(jì)算中應(yīng)盡可能準(zhǔn)確估計(jì)。

b．收縮徐變。長(zhǎng)期作用的荷載引起混凝土徐變變形，這一徐變變形對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)會(huì)進(jìn)一步引起徐變次內(nèi)力。徐變引起的應(yīng)變與作用的荷載成比例關(guān)系，又與加載時(shí)混凝土的齡期密切相關(guān)，混凝土受力時(shí)的齡期越大，徐變?cè)叫?。?shí)驗(yàn)表明荷載作用后開(kāi)始的28 d內(nèi)會(huì)發(fā)生總徐變應(yīng)變的1/2，開(kāi)始的3個(gè)月～4個(gè)月發(fā)生最終值的3/4，2年～5年后收斂于最終值。

c．新橋基礎(chǔ)沉降。舊橋已建成通車多年，可以認(rèn)為其沉降已趨于穩(wěn)定。而新建橋梁基礎(chǔ)必然會(huì)發(fā)生一定的沉降，通過(guò)相關(guān)分析表明，新橋基礎(chǔ)的沉降模式可考慮新橋基礎(chǔ)整體下沉5 mm，而舊橋基礎(chǔ)認(rèn)為沒(méi)有沉降，則新舊橋的基礎(chǔ)沉降差對(duì)舊橋主梁翼緣板會(huì)產(chǎn)生不利影響。為了使新建橋梁盡可能小地對(duì)舊橋產(chǎn)生不利影響，設(shè)計(jì)單位也提出了一些改善措施，例如采用新橋主體結(jié)構(gòu)獨(dú)立施工，再現(xiàn)澆濕接縫將新、舊橋主體結(jié)構(gòu)連接的方法來(lái)消除新橋恒載撓度差異的不利影響;為使基礎(chǔ)沉降充分地發(fā)生、釋放，在不影響施工工期的情況下，將新建橋梁放置5個(gè)月以上。

d．活載影響。由于新、舊橋梁的錯(cuò)孔布置，活載作用下新、舊橋梁的變形反應(yīng)是不一致的，這就進(jìn)一步導(dǎo)致拼接后舊橋受力與拼接前有所不同。

2)工程設(shè)計(jì)實(shí)例。工程地點(diǎn)位于天津市漢沽區(qū)境內(nèi)，現(xiàn)狀為一座雙幅上跨鐵路立交橋梁。橋梁全寬26 m。本次拓寬改造范圍在原橋兩側(cè)各加寬4 m;即由原斷面26 m，加寬至斷面34 m。

既有橋梁于21孔～23孔上跨某鐵路，跨越時(shí)采用單跨20 m簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力空心板梁結(jié)構(gòu)，正跨布置，與鐵路交角a=109°。梁高0．9 m，下部結(jié)構(gòu)為蓋梁 +雙柱(φ1．2 m)形式，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。但拓寬后橋梁布跨方案若仍采用原跨徑布置已不滿足鐵路的限界要求，為滿足橋下鐵路凈空及限界要求，同時(shí)考慮到橋梁結(jié)構(gòu)高度的影響，拓寬橋梁部分必須采用錯(cuò)跨布置，結(jié)構(gòu)為17 m簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力空心板梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度為0．8 m。

為保證加寬橋墩與被跨物鐵路的凈距要求，板梁加寬部分橋梁跨徑將原跨徑(16+20+20)m調(diào)整為(14．5+17+24．5)m，并將墩柱平行于鐵路方向斜向布置，加寬寬度為4．0 m，上部結(jié)構(gòu)為14．5 m，17 m，24．5 m 后張預(yù)應(yīng)力空心板梁，梁高分別為 0．8 m，0．8 m，1．25 m，預(yù)制寬度邊梁、中梁均為 1．24 m(注意邊梁 12 cm的現(xiàn)澆掛檐及跨越鐵路處不設(shè)置掛檐)，橫橋向拆除更換原邊板共18片，拓寬橋梁18片，新舊橋間設(shè)置縱向伸縮縫。

由于鐵路凈空的原因，拓寬橋墩位線與原橋墩位線錯(cuò)墩布置，拓寬橋墩位線與漢南鐵路線平行。

3)結(jié)論。

a．這類橋梁拓寬的共同特點(diǎn)就是受橋軸線與周圍環(huán)境的制約，新橋和舊橋不得不進(jìn)行錯(cuò)孔布置。

b．這類錯(cuò)孔布置連續(xù)梁橋拼接前新橋和舊橋箱梁的撓度變形差異較大，拼接施工時(shí)要注意調(diào)平。

c．新舊橋基礎(chǔ)沉降差(本次所取沉降數(shù)值均為5 mm)對(duì)舊橋上部結(jié)構(gòu)有較大影響，尤其是對(duì)拼接一側(cè)的主梁懸臂影響甚大。因此應(yīng)盡可能減小新橋與舊橋基礎(chǔ)的沉降差。

d．?dāng)U建后混凝土徐變收縮引起的舊橋內(nèi)力變化不是很大，不會(huì)導(dǎo)致舊橋截面出現(xiàn)承載力不足的情況，而且橫向采用剛接和鉸接的形式差異不大。另外，擴(kuò)建后收縮徐變對(duì)舊橋內(nèi)側(cè)懸臂根部受力狀態(tài)影響不大，而且橫向采用鉸接和剛接沒(méi)有明顯差異。

e．從橫向拼接方式看，鉸接方式要優(yōu)于剛接。

［1］ 張四國(guó)．唐津高速公路改擴(kuò)建工程橋梁結(jié)構(gòu)拓寬形式與構(gòu)造研究［J］．城市道橋與防洪，2012(4):102-104．