濰坊進(jìn)港公路跨濟(jì)青高速公路分離立交橋設(shè)計＊

王 榮，劉湘江

（濰坊學(xué)院，山東 濰坊 261061；濰坊市公路管理局，山東 濰坊 261061）

1 工程設(shè)計概況

濰坊進(jìn)港公路是連接濰坊與濰坊北港的重要公路，是濰坊市公路網(wǎng)的重要組成部分，路線與濟(jì)青高速公路相交，且相交處填挖方較小，故適宜做上跨立交橋，立交橋的跨徑及橋型選擇十分重要，既要經(jīng)濟(jì)合理，又要考慮公路兩側(cè)群眾的生活方便，并符合地方的長遠(yuǎn)規(guī)劃要求［1］。

1.1 孔跨確定及主要構(gòu)造

濰坊進(jìn)港公路跨濟(jì)青高速公路分離立交橋位于濰坊市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，橋位處濟(jì)青高速公路現(xiàn)有路基寬度為29.5m，考慮濟(jì)青高速公路將來拓寬改造的需要，又兼顧濟(jì)青高速公路的路基穩(wěn)定和通視良好的要求，跨濟(jì)青高速公路立交橋的主跨徑采用55m，使橋墩位于高速公路現(xiàn)狀隔離柵之外。高速公路路面至主梁梁底凈高大于5.5m，保證施工時高速公路能順利行車。立交橋全橋跨徑布置形式為3×（30+30+30）m+（35+55+35）m+4×（30+30+30）m，結(jié)構(gòu)型式選用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)-剛構(gòu)橋。

分離立交橋主聯(lián)（第四聯(lián)）采用35+55+35m 變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，主梁采用箱型斷面，整個截面由兩個獨立的單箱三室箱梁并列組成，兩箱翼緣間留2cm 凈距。跨中及邊跨端部處梁高1.6m，高跨比h／L=1／34.4，中支點處梁高為3.2m，高跨比h／L=1／17.2［2-3］，梁底按拋物線變化，主梁跨中箱梁截面圖如圖1所示，支座處截面如圖2所示。

圖1 箱梁跨中截面

圖2 箱梁支座處截面

其余各聯(lián)均采用3x30m 等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，主梁采用箱型斷面，整個截面由兩個獨立的單箱三室箱梁并列組成，兩箱翼緣間留2cm 凈距。主梁高度全跨相同，主梁截面如圖1所示。

橋墩采用鋼筋混凝土矩形墩，橋臺采用樁基U 臺，雙排樁，樁徑1.5m。主橋主墩為固結(jié)墩，采用雙排樁，樁徑為1.8m，其它所有共用墩及固結(jié)墩均采用單排樁，樁徑為1.8m。橋墩造型簡潔，與上部構(gòu)造協(xié)調(diào)，保證了良好的通視條件，增強(qiáng)了下部空間的透視度［4］。

分離立交橋場區(qū)地形北低南高，坡度較緩，地面高程15.93～22.5m。場區(qū)內(nèi)各巖土層為第四系昌濰沖洪積，地層分布較連續(xù)，厚度較穩(wěn)定，物理力學(xué)性質(zhì)較均勻，無不良地質(zhì)作用。場地主要由亞砂土、粉細(xì)砂、亞砂土、中粗砂、亞粘土、姜石、亞粘土、粗礫砂等組成。

1.2 設(shè)計和計算要點

（1）施工采用滿布支架現(xiàn)澆混凝土工藝。施工順序為先澆筑第四聯(lián)中跨和部分邊跨混凝土，兩端張拉第一批縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，再澆筑邊跨混凝土，兩端張拉第二批縱向通長預(yù)應(yīng)力鋼束，然后再澆筑兩側(cè)各聯(lián)混凝土，施工方向由中間向橋臺兩側(cè)進(jìn)行。

（2）設(shè)計計算有關(guān)參數(shù)的取用：管道摩阻系數(shù)μ=0.23；偏差系數(shù)K=0.0015；一端錨具變形引起的鋼束回縮量為6mm；鋼絞線松弛率0.035；箱梁頂?shù)装迳禍鼐?℃考慮；橋梁整體升降溫按25℃考慮；支座不均勻沉降按1.5cm 考慮［3］。

（3）橋面鋪裝采用10cm 瀝青混凝土。

（4）橋墩結(jié)構(gòu)受力分析時，各墩所受的水平力按其剛度進(jìn)行分配，基樁按“m”法進(jìn)行計算，并按摩擦樁進(jìn)行設(shè)計。

2 結(jié)構(gòu)模型及考慮因素（以主聯(lián)為例）

2.1 結(jié)構(gòu)模型

主聯(lián)為35+55+35m 變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)-剛構(gòu)橋，結(jié)構(gòu)的幾何模型見圖3（只顯示一半結(jié)構(gòu)），采用橋梁博士軟件建立有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計算。

圖3 結(jié)構(gòu)幾何模型

2.2 施工過程模擬

進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計算時，現(xiàn)澆混凝土施工過程完全模擬真實的滿布支架，施工階段流程見表1。

表1 主聯(lián)施工流程

支架須有足夠的剛度及穩(wěn)固的基礎(chǔ)，支架的搭設(shè)要求穩(wěn)定可靠并進(jìn)行等載（上部自重）預(yù)壓，以消除支架的非彈性變形，并測量其彈性變形值，根據(jù)支架的彈性變形設(shè)置預(yù)拱。

2.3 預(yù)應(yīng)力筋作用

考慮預(yù)應(yīng)力張拉、錨固、壓漿和混凝土形成組合截面的過程，預(yù)應(yīng)力損失同步計入，預(yù)應(yīng)力損失計算中，一端錨具回縮考慮6mm，張拉預(yù)應(yīng)力筋時，按混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%的設(shè)計強(qiáng)度［5］考慮。

2.4 混凝土徐變、收縮影響

根據(jù)結(jié)構(gòu)施工步驟，按每一節(jié)段混凝土加載齡期、構(gòu)造尺寸和荷載變化過程分別考慮徐變、收縮影響。使用階段混凝土徐變、收縮影響從施工階段連續(xù)計算求得。

3 設(shè)計計算結(jié)果（以主聯(lián)為例）

3.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

主聯(lián)上部結(jié)構(gòu)總體分析按施工階段及使用階段考慮，分別按規(guī)范要求計算：施工階段按施工步驟及工況逐階段分析計算和驗算；使用階段考慮了恒載、汽車、掛車、收縮徐變、溫度、基礎(chǔ)沉降等效應(yīng)，并按規(guī)范要求進(jìn)行驗算。縱向計算時汽車荷載由四車道控制，考慮偏載系數(shù)1.15后，再按車道進(jìn)行折減。主聯(lián)使用階段荷載組合情況下箱梁上下緣最大、最小包絡(luò)正應(yīng)力和箱梁包絡(luò)主應(yīng)力見圖4、圖5。

圖4 箱梁上下緣正應(yīng)力

圖5 箱梁主應(yīng)力

由圖4、圖5可知，主聯(lián)箱梁混凝土包絡(luò)正應(yīng)力變化范圍為2.6Mpa～14.9Mpa，最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在固結(jié)墩左右6米范圍，混凝土應(yīng)力滿足全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的要求。主橋箱梁混凝土包絡(luò)主應(yīng)力范圍為-0.8Mpa～10.6Mpa，最大主壓應(yīng)力出現(xiàn)在邊跨靠近端支座大約12m 處，最大主拉應(yīng)力出現(xiàn)在主墩墩頂處，混凝土的主應(yīng)力滿足預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的要求。

3.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)局部受力設(shè)計計算

上部結(jié)構(gòu)局部受力考慮橋面板受力及箱梁橫梁計算。箱梁橫向簡化成剛性支承的框架圖式進(jìn)行分析。箱梁橫向分析時，按縱橋向單位長度箱型框架考慮，進(jìn)行箱梁橋面板強(qiáng)度計算。截面分別取具有代表性的、高度較小的跨中和邊墩附近截面（h=2.0）進(jìn)行計算，計算結(jié)果表明，跨中的截面相對于墩頂截面安全。箱梁橫梁計算包括橫梁正截面強(qiáng)度及裂縫寬度計算，計算結(jié)果表明，箱梁橫梁強(qiáng)度及裂縫寬度均滿足規(guī)范要求。

3.3 橋梁基礎(chǔ)設(shè)計計算

基礎(chǔ)設(shè)計計算包括樁基礎(chǔ)及承臺的受力計算。計算表明，各樁頂軸力均小于其容許單樁承載力，鉆孔灌注樁樁身強(qiáng)度滿足要求；承臺局部承壓及樁對承臺的沖剪均滿足受力要求，承臺抗彎、抗剪均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)束語

該分離立交橋為跨濟(jì)青高速公路立交橋，設(shè)計時既要考慮經(jīng)濟(jì)、合理及美觀的需要，又要滿足結(jié)構(gòu)受力要求和相關(guān)規(guī)范的要求。目前該橋已建成通車，且運行狀況良好，成為濰坊一道靚麗的風(fēng)景線。

［1］劉文進(jìn).上跨高速公路的分離式立交橋設(shè)計［J］.山西交通科技，2005，（2）：54-56.

［2］JTG D60-2004.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范［S］.

［3］JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］JTG D63-2007.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.

［5］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.