東莞S256白濠大道跨線橋設(shè)計(jì)

熊 文 俊

(廣東省冶金建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510080)

東莞S256白濠大道跨線橋設(shè)計(jì)

熊 文 俊

(廣東省冶金建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510080)

以東莞市省道256大修工程第七標(biāo)段的白濠大道跨線橋?yàn)槔?，探討了橋梁工程設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)及總體思路，總結(jié)了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁在施工時(shí)應(yīng)注意的問題，以期為類似工程的施工提供參考。

跨線橋，設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，思路，要點(diǎn)

1 工程概況

該段大修工程第七標(biāo)段范圍內(nèi)設(shè)計(jì)立體交叉一處，為白濠大道路口菱形立交，交叉樁號(hào)為S256，K109+591.287，該路口現(xiàn)狀為省道256與白濠大道十字交叉，白濠大道是厚街鎮(zhèn)比較重要的主干道。白濠大道路口采用兩層菱形立交的方式進(jìn)行改造，省道256雙向四車道上跨平交口，地面為省道256輔道、白濠大道進(jìn)行平面交叉。

2 工程特點(diǎn)及設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)

圖1為白濠大道跨線橋橫斷面圖。

白濠大道跨線橋?yàn)橹骶€跨線橋，跨線橋所處位置較為復(fù)雜，與兩個(gè)工程項(xiàng)目相鄰，項(xiàng)目與項(xiàng)目之間相互牽制、制約，項(xiàng)目之初的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)量較大。三個(gè)項(xiàng)目在該處線形基本上都是沿著省道256設(shè)置的，空間布置由上而下依次為：東莞市城市快速軌道交通R2線(地面以上第二層)；白濠大道跨線橋(地面以上第一層)；路口平交、輔道及人行道(地面)；穗莞深城際軌道交通(地鐵)。

1)白濠跨線橋與R2線的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。

首先R2線高架橋上部結(jié)構(gòu)采用的是裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁。為了景觀要求白濠跨線橋采用了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的上部構(gòu)造，兩家設(shè)計(jì)單位也都采用了花瓶式橋墩接斜腹板箱梁的外觀構(gòu)造。

R2線與跨線橋線路中心線基本一致，在橋跨布置時(shí)，橋梁需跨越白濠大道、白濠陂以及穗莞深軌道交通(地鐵)的橫向聯(lián)絡(luò)通道?？紤]到R2線與跨線橋均為地面以上的橋梁結(jié)構(gòu)，為了保證地面景觀的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性，兩座橋梁的橋墩必須橫向?qū)R，保持跨徑一致。經(jīng)與R2線設(shè)計(jì)單位協(xié)商，橋梁跨徑組合為(2×30+25) m+(4×30) m+(30+40+30) m+(2×30+25) m+(3×30) m，其中第三聯(lián)第二跨跨越白濠大道，第一聯(lián)第二跨跨越白濠陂。根據(jù)鉆孔揭露的巖性，橋位基底地層為微風(fēng)化泥質(zhì)砂礫巖及其風(fēng)化層，樁基采用嵌巖樁。R2線采用雙排雙樁基礎(chǔ)，白濠跨線橋采用單排雙樁基礎(chǔ)，兩家設(shè)計(jì)單位對(duì)各自橋梁下部結(jié)構(gòu)橫向剛度進(jìn)行計(jì)算，在確保安全的前提下盡量減少承臺(tái)及樁基的橫向設(shè)置寬度。經(jīng)多次設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化之后，跨線橋跨徑40 m主墩采用直徑為1.5 m的樁基，樁基間距為3.0 m，為規(guī)范要求的最小樁基布置間距，在此苛刻的條件下兩項(xiàng)目40 m跨主墩承臺(tái)之間的結(jié)構(gòu)凈距也就只有5 cm，這樣對(duì)兩家施工單位施工精度要求就更高。

2)白濠跨線橋與穗莞深地鐵的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。

穗莞深城際軌道交通(地鐵)右線與白濠跨線橋右幅樁基的最小結(jié)構(gòu)凈距只有240 cm，而且地鐵還設(shè)置有邊墻φ22砂漿錨桿，長(zhǎng)度3.0 m，布置間距為0.8 m×1.0 m(環(huán)×縱)。由于兩個(gè)項(xiàng)目的線位已經(jīng)沒有調(diào)整空間，為了保證結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)協(xié)調(diào)由地鐵作出調(diào)整方案，將跨線橋范圍內(nèi)的地鐵錨桿長(zhǎng)度調(diào)整為2 m，布置間距加密，以避開跨線橋樁基。此外，白濠跨線橋雖然采用的是嵌巖樁，但右幅的樁底標(biāo)高位于地鐵右線隧道拱腰或者拱頂以上，此條件下，地鐵隧道開挖(礦山法)導(dǎo)致的地層沉降變形極可能導(dǎo)致跨線橋樁基產(chǎn)生沉降。為確保地鐵和跨線橋兩項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)安全，在橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中充分考慮地鐵開挖對(duì)橋梁樁基的各種不利影響，經(jīng)雙方設(shè)計(jì)單位協(xié)調(diào)確定跨線橋右幅樁底標(biāo)高應(yīng)低于對(duì)應(yīng)的地鐵右線隧道結(jié)構(gòu)底標(biāo)高不小于3 m。

3 橋梁設(shè)計(jì)

1)橋梁結(jié)構(gòu)。

白濠跨線橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，斜腹板斷面。30 m基本跨連續(xù)箱梁梁高1.8 m，高跨比1/16.67，箱頂寬9.5 m，懸臂長(zhǎng)2.15 m，懸臂根部高0.4 m，邊腹板采用斜腹板，斜度為1/4，底板寬4.5 m，在邊斜腹板與懸臂板相交處設(shè)置R=50 cm的圓弧倒角，底板相交處設(shè)置R=10 cm的圓弧圓順，箱梁斷面避免出現(xiàn)影響美觀的棱角。(30+40+30) m連續(xù)箱梁采用變截面形式，跨中梁高1.8 m，高跨比1/22.2，支點(diǎn)梁高2.3 m，高跨比1/17.4，梁高變化段梁底曲線采用2次拋物線。箱頂寬、懸臂長(zhǎng)、懸臂根部高、邊腹板斜率等均與30 m跨連續(xù)箱梁相同，底板寬隨箱梁高度變化，寬度4.25 m～4.5 m。

下部結(jié)構(gòu)采用花瓶式矩形墩。30 m基本跨橋墩墩寬2.2 m，墩沿橫橋向通過R=4.5 m圓弧形式進(jìn)行墩頂擴(kuò)大，以便墩頂設(shè)置雙支座，擴(kuò)大頭頂寬4.25 m，支座間距2.5 m。墩身中部距外緣0.5 m處沿外邊緣線扣R=0.1 m圓槽，內(nèi)凹處墩身厚1.2 cm?；A(chǔ)采用單排2根樁接承臺(tái)形式，樁徑1.3 m，樁中心距2.6 m。(30+40+30) m主墩墩寬與30 m基本跨相同，內(nèi)凹處墩厚增加0.2 m，增大至1.4 m?；A(chǔ)采用單排2根樁接承臺(tái)形式，樁徑1.5 m，樁中心距3 m。2號(hào)橋墩位于白濠陂中，為減少阻水面積，采用獨(dú)柱圓端形橋墩，墩寬3 m，橫向兩端為R=0.6 m半圓，墩厚1.2 m。

2)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

a.結(jié)構(gòu)類型：部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件。b.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁采用《橋梁博士V3.0版》進(jìn)行縱橫向結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，并用《Midas Civil 2007》進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。c.支座處箱梁底設(shè)楔形塊調(diào)整縱橫坡，保證支座水平設(shè)置。d.設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)。荷載等級(jí)：公路—Ⅰ級(jí)。環(huán)境類別：Ⅰ類。相對(duì)濕度：80%。豎向日照正溫差：T1=14 ℃，T2=5.5 ℃，A=300 mm。豎向日照負(fù)溫差：T1=-7 ℃，T2=-2.5 ℃，A=300 mm。整體升溫：T=20 ℃，整體降溫：T=-20 ℃。預(yù)應(yīng)力管道成型為塑料波紋管，管道摩擦系數(shù)：μ=0.15。管道偏差系數(shù)：κ=0.001 5 m。鋼束回縮及錨具變形(一端)：6 mm。預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛：松弛率ρ=0.035，松弛系數(shù)ξ=0.3。橋墩不均勻沉降考慮1 cm。圖2為(30+40+30)m模型及鋼束布置圖。

3)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

a.墩臺(tái)蓋梁與柱按剛構(gòu)計(jì)算。b.花瓶墩采用撐竿系桿結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行配筋分析計(jì)算。c.樁的內(nèi)力按m法計(jì)算。

4)抗震設(shè)計(jì)。

白濠跨線橋抗震設(shè)計(jì)按JTG/T B02-01-2008公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則進(jìn)行。墩柱作為延性構(gòu)件設(shè)計(jì)，橋梁基礎(chǔ)、蓋梁、梁體作為能力保護(hù)構(gòu)件設(shè)計(jì)，墩柱的抗剪強(qiáng)度按能力保護(hù)原則設(shè)計(jì)。

a.抗震計(jì)算要求：第一，El地震作用下，結(jié)構(gòu)在彈性工作范圍工作，基本不損傷。第二，E2地震作用下，延性構(gòu)件(墩柱)產(chǎn)生彈塑性變形，耗散地震能量，但延性構(gòu)件(墩柱)的塑性鉸區(qū)域有足夠的塑性變形能力；橋梁基礎(chǔ)、蓋梁、梁體及墩柱的抗剪強(qiáng)度按能力保護(hù)原則設(shè)計(jì)，基本不損傷。b.根據(jù)計(jì)算采取以下措施保證結(jié)構(gòu)抗震強(qiáng)度及抗震延性設(shè)計(jì)要求：第一，墩柱加密區(qū)箍筋直徑、間距、根數(shù)按08抗震設(shè)計(jì)細(xì)則計(jì)算確定，非加密段箍筋體積配筋率不應(yīng)小于加密區(qū)的50%。第二，箍筋加密區(qū)位置及長(zhǎng)度：柱頂有橫向聯(lián)系(如蓋梁、系梁、墩梁固結(jié)，分別為距柱頂、底墩柱彎曲方向截面寬度1倍；其他為距柱底墩柱彎曲方向截面寬度1倍。墩柱加密區(qū)箍筋延續(xù)到蓋梁和承臺(tái)內(nèi)不小于墩柱長(zhǎng)邊尺寸的1/2，且不小于50 cm。墩柱高度與橫截面高度之比小于2.5時(shí)，加密區(qū)長(zhǎng)度取柱的全高。

5)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)。

橋面鋪裝對(duì)橋梁的耐久性至關(guān)重要，防水層可保護(hù)橋面混凝土免受積水的侵入，瀝青混凝土磨耗層則是橋面的外層保護(hù)，它可以保護(hù)相對(duì)易損的防水層，同時(shí)減少溫度變化對(duì)內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)混凝土的影響。為使這兩層保護(hù)充分發(fā)揮其功能，要求選擇高質(zhì)量的材料、恰當(dāng)?shù)臄備伔椒ú⑦M(jìn)行持續(xù)的維護(hù)。白濠跨線橋橋面上鋪瀝青混凝土鋪裝，采用0.3 kg/m2～0.4 kg/m2的 AMP-100二階反應(yīng)型防水粘結(jié)材料作為層間防水粘結(jié)層。

4 橋梁施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

三個(gè)項(xiàng)目在施工期間必定會(huì)有相互牽制、制約的情況，白濠跨線橋施工受R2線的施工所牽制，原因有以下幾點(diǎn)：

1)省道256為東莞市的主要干道，不能斷行，必須保證省道雙向的通行，因此白濠跨線橋只能采用半幅施工半幅通車的施工組織方案，R2線與跨線橋半幅同時(shí)進(jìn)行圍壁施工，跨線橋另半幅保持省道的通行。

2)R2與跨線橋施工樁基承臺(tái)時(shí)應(yīng)錯(cuò)墩實(shí)施，需要合理的安排施工順序。

3)整個(gè)圍壁場(chǎng)地的使用也是需要兩家施工單位進(jìn)行合理規(guī)劃的，比如機(jī)械的擺放、材料的擺放、鋼筋的加工、樁基鋼筋籠的制作等等。

4)由于R2線采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的橋梁結(jié)構(gòu)，那么只有等它的上部結(jié)構(gòu)吊裝張拉落梁完成后，跨線橋半幅的上部結(jié)構(gòu)才能現(xiàn)澆施工，不然支架無法搭設(shè)。

5 結(jié)語

橋梁在設(shè)計(jì)之初就要充分了解各種設(shè)計(jì)條件，其中也包括相鄰工程的設(shè)計(jì)、施工工藝、施工順序等，然后根據(jù)相關(guān)資料對(duì)本工程提出合理的設(shè)計(jì)方案。另外設(shè)計(jì)與施工有著密不可分的關(guān)系，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮施工的可行性、施工控制、實(shí)施難度等因素，只有在工程設(shè)計(jì)方面加強(qiáng)控制，才能設(shè)計(jì)出更加合理完善的施工設(shè)計(jì)圖紙，才能保障工程的順利有序進(jìn)行。

[1] 黃耿亮.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化措施分析[J].中外建筑,2011(8)：23-24.

[2] 范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京：人民交通出版社,1988.

Concerning on the overpass bridge design of S256 Baihao highway in Dongguan

XIONG Wen-jun

(GuangdongAcademyofMetallurgyBuildingDesign,Guangzhou510080,China)

Taking Baihao highway overpass bridge of Dongguan provincial-level highway 256 project at the 7th section as an example, the paper explores the bridge engineering design coordination and concept, and summarizes matters needing attention in prestressed continuous concrete box-girder construction, with a view to provide some reference for similar engineering construction.

overpass bridge, design coordination, concept, key points

1009-6825(2014)15-0199-02

2014-03-14

熊文俊(1981- )，男，工程師

U448.17

A