淺談改擴建工程中跨線橋的設計

仲崇宏 徐祿吉 孫海霞

隨著連霍高速的基本貫通、區域經濟的快速發展和我省“一線兩帶”發展戰略的實施,潼關—寶雞路段交通量增長十分迅速,現有的四車道道路現狀逐漸不能適應交通量持續增長的要求,需擴建為雙向八車道高速公路。

1 改擴建工程中跨線橋的主要特點

潼關—寶雞全線路基推薦方案采用“兩側拼寬”,結合跨線橋現狀,主線加寬后跨線橋(除系桿拱外)跨徑均不滿足要求。既有跨線橋凈空富余不大,若利用原橋上部結構進行改建,需對原橋進行特殊處理,會導致拼寬后主線凈空不能滿足規范要求,結合施工難度、路容、造價以及后期養護等因素,利用原橋上部結構改建不可行,原結構拆除后新建。

2 跨線橋設計原則

充分考慮施工期的交通組織及交通安全。擴建方案要充分考慮交通組織的需要,確保主要干線公路在施工期間的正常通行。為保證主線交通安全,每座橋不論拆改方案如何,均應在原橋下搭設支架、設防落物網;為減小對主線交通影響(限高限速),全線跨線橋施工安排應考慮路段交通量大小,限定同時開工改建的座數,不宜全線同時開工改建,以免造成較長路段堵車。

結合路網發展現狀,合理考慮擴建標準。隨著路網的發展,現有部分分離式立交橋已難以滿足交通需求,擴建時既要結合地方實際需求合理確定擴建標準,又要避免盲目提高標準。

適當歸并。通過合理的歸并減少重建工程數量,適應新的路網結構。

改建方案應盡量利用原有結構,降低工程造價。

3 橋型與跨徑的選擇

選擇橋型要盡量適應地形,保持與周圍環境的協調,做到一橋一景;在高速公路上,橋梁設計的指導思想應立足于整條線路的橋梁設計,做到安全、適用、經濟、美觀、環保;充分考慮交通保暢的需要,盡量縮短施工工期,因此要求在設計橋型、孔跨上盡可能定型化、標準化,以確保施工質量、提高工效、節約成本,盡量采用統一預制裝配化施工。在潼寶改擴建中,新建跨線橋設計方案以梁橋為主,主要包括預制空心板、預制箱梁、現澆箱梁以及剛架拱。預制空心板選用25 m,20 m裝配式預應力混凝土空心板,預制箱梁選用30 m,35 m先簡支后連續預應力混凝土箱梁;當主線凈空大于6.5 m時,采用現澆箱梁;被交路等級較低且主線凈空大于10 m時,考慮剛架拱作比較方案。

4 上部結構體系的選擇

4.1 簡支體系空心板橋

簡支梁橋構造簡單、施工方便,結構尺寸易于設計成系列化和標準化,有利于大規模預制生產,使用現代化起重設備進行安裝。采用裝配式的施工方法可以大量節約模板支架,降低成本,縮短工期,加快建橋速度。

潼關—西安擴建八車道后路基全幅寬分41 m和42 m兩種,在填挖方不超過2 m的路段,采用(20+2×25+20)m裝配式預應力混凝土空心板梁。既滿足橋下凈空要求,又使視野通透開闊。立面布置圖如圖1所示。

在改建過程中,應考慮利用原橋20 m空心板作新橋邊跨上部結構,建議采用相應設備,沿縱向將板順鉸縫切割開來,不破壞原有結構,經檢測后重復利用;為保證橋下主線交通不中斷,拆除時一般需搭設支架。

4.2 先簡支后連續箱梁橋

先簡支后連續預應力混凝土箱梁采用了先按簡支梁規模化預制,再現澆梁間濕接縫、張拉負彎矩預應力束進行體系轉換,最后實施橋面鋪裝。較滿堂支架、懸臂澆筑等其他施工方法要簡單方便,同時預制梁施工質量有保證,行車平穩,剛度大,結構受力合理;整體美觀度欠缺。

在挖方3 m～6 m的路段,因地制宜,采用2×30 m先簡支后連續預應力混凝土箱梁。立面布置圖如圖2所示。

4.3 現澆連續箱梁橋

現澆預應力混凝土連續箱梁,結構整體受力好,外形美觀,行車平穩,不需要較大的預制場地和預制構件的運輸。

在大挖方路段,主線凈空大于6.5 m,可搭設支架施工,采用兩跨現澆箱梁,立面布置類似兩跨預制箱梁。

5 下部構造設計

潼關—西安段高速公路,由于設計車速不同,部分中央分隔帶寬2 m,其余寬3 m。為滿足規范交通安全距離的要求,在2 m分隔帶的路段,中間墩采用60 cm厚的矩形薄壁墩,在3 m分隔帶的路段,預制結構均采用圓形柱式墩,現澆結構采用方形柱式墩。橋臺一般采用柱式臺、肋板臺,少數采用薄壁臺。柱式臺由于抗推剛度小,一般臺后填土高度宜控制在5 m以下;填土高度稍高時采用埋置式肋板臺;在某些特殊地形不宜放坡時,采用薄壁臺。潼關—西安段,地質復雜,黃土層較厚,部分存在濕陷性,均采用樁基礎。對位于分隔帶內中墩,計算確定原橋中墩及樁基是否保留,承載能力欠缺30%以內的樁基采用后壓漿的方法提高其承載力加以利用。

6 結語

上跨主線立交橋改建所涉及的因素多,改建的復雜程度高,

施工過程中對主線交通干擾大,是控制工期的重要因素。改建應根據地形、地質、施工、使用經濟美觀等要求,既要分析每座橋梁的具體情況,又要結合全線橋梁情況綜合考慮,合理選擇橋型方案、結構尺寸、施工方法等,充分利用原有結構,才能達到全線橋梁設計的經濟、適用、合理的目標。

[1] 張曉旭,談 俊.淺談新河高速公路的橋梁設計[J].公路,2008(5):256-257.

[2] 李亞木,王培陽.高速公路跨線橋[M].北京:人民交通出版社,2007.