深圳市東部過境高速大跨徑連續鋼箱梁橋設計

劉學建

(深圳市綜合交通設計研究院)

深圳市東部過境高速大跨徑連續鋼箱梁橋設計

劉學建

(深圳市綜合交通設計研究院)

以深圳市東部過境高速公路跨廈深鐵路橋為例，基于連續鋼箱梁橋的結構特點，系統地論述了結構的選型、尺寸擬定、計算分析、鋼結構制作及施工等方面的內容。分析了影響結構受力的主要因素，提出了具體的構造措施，供同類工程參考。

連續鋼箱梁;計算分析;構造措施

1 工程概況

深圳市東部過境高速公路是深圳市干線路網規劃“七橫十三縱”中高速公路網的重要組成部分。路線基本為南北走向，本項目起點設于蓮塘水廠處，終點接入現況深汕、惠鹽高速公路的金錢坳立交，路線全長31 km。深圳市東部過境高速公路在K29+700處跨越廈深鐵路(鐵樁號為K473+366)，斜交角度為75°。該處跨線橋平面基本處在直線段。

2 設計要點

2.1 結構選型

主跨橋橋下有東深供水隧道、廈深高鐵、高壓天然氣管道等構造物。為減少對橋下構造物的影響，主跨橋設置跨徑組合為48 m+75 m+48 m的變截面連續梁橋。

初步設計對跨廈深鐵路橋采用懸臂現澆預應力箱梁、鋼-混凝土組合梁橋和鋼箱梁橋三種橋型進行對比分析。結構的選型主要考慮以下制約因素:

(1)由于橋梁與東深供水隧道交角較小，下部結構采用門架式橋墩，上部結構自重太大會造成下部結構設計困難。

(2)為配合鐵路施工，減少施工對鐵路影響，上部結構施工時間非常緊張，必須做到便捷、快速。

(3)由于橋位處于高鐵坪山站進出口位置，為滿足鐵路凈空要求，現澆滿堂支架及懸臂現澆支架均的施工比較困難。

綜合考慮到以上影響因素，最終確定以鋼-混凝土組合梁橋作為施工圖設計的推薦方案。

2.2 結構計算分析

本次設計參照現行《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》、《鐵路橋梁鋼結構設計規范》、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》等規范進行設計。結構的計算采用的是彈性設計方法即容許應力法。對于鋼結構，彈性設計的主要計算內容是截面應力和變形，以確保結構的截面強度、剛度及穩定性，其中，截面應力計算是最核心的內容。

本橋主梁設計主要計算了各作用組合值效應以及活載(車道荷載)、恒載(包括自重及二期恒載)、溫度梯度等作用的標準值效應。作用組合值效應詳見表1。

由表1作用組合計算結果可見:計算結果滿足規范要求。

各作用標準值效應詳見表2。

表1 作用組合值主梁應力計算結果 MPa

表2 作用標準值主梁應力計算結果 MPa

由表2各作用標準值的應力結果可見:恒載對結構應力起到決定性的影響，這也正反映了減輕結構自重能給結構受力帶來顯著的改善。恒載對中支點處的應力影響較大，當靠近跨中附近時其影響程度減弱，溫度梯度荷載和車道荷載的影響逐漸加大。

經計算，汽車荷載作用下邊跨跨中、中跨跨中最大下撓值分別為2.7 cm、6.3 cm。結構剛度滿足要求。自重條件下的邊跨跨中、中跨跨中最大下撓值分別為0.7 cm、7.8 cm。中跨跨中設置向上11 cm預拱度，邊跨跨中設置向上2.1 cm預拱度。

有以上計算可見，橋梁跨徑較大，但鋼結構本身剛度較大，不需要設置預應力。因此更簡化了施工工序，加快了施工進度。

2.3 施工注意事項

(1)鋼箱梁在整體模架上完成后再進行切割、分段、吊裝、運輸。鋼箱梁在起吊過程中應做到平穩、勻速，嚴禁碰撞。起吊還應試吊、多點起吊。

(2)在焊接拼接施工時應注意拼接點不能出現折角。由于梁的自重下撓可能會在拼接點的臨時支撐處出現轉角，可采取臨時上臺相鄰支點處的梁段或向上頂推節段跨中處等措施使轉角消失后再施焊連接。

(3)鋼梁在吊裝、拼接、橋面板施工等過程中均應嚴密監測鋼梁的變形情況，防止過大變形、失穩破壞等情況的發生。

3 結束語

鋼箱梁在大跨連續梁中充分發揮了鋼材的力學性能，具有結構輕、剛度大、臨時支撐少、施工快捷等優點。在交通繁忙、凈高受限等因數制約的路段比較具有競爭力。合理的結構構造措施可以保障結構的整體穩定性，使結構受力更加合理。

［1］交通部公路規劃設計院.公路橋涵鋼結構及木結構設計規范(JTJ 025-86)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］中鐵大橋勘測設計院有限公司.鐵路橋梁結構設計規范(TB 10002.2-2005(J461-2005)［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［3］中交公路規劃設計院.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］中華人民共和國建設部.鋼結構設計規范(GB 50017-2003)［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

U442

C

1008-3383(2012)08-0079-01

2012-02-29

劉學建(1980-)，男，工程師。