大斷面管廊橋橋梁設計

張 佳

(核工業西南勘察設計研究院有限公司， 四川 成都 610011)

2017年3月5日，李克強總理在十二屆全國人大五次會議上提到：“重要領域和關鍵環節改革取得突破性進展，供給側結構性改革初見成效。城市軌道交通、地下綜合管廊建設加快。“可見，城市綜合管廊建設的”燎原之勢”已然形成。雖然國內、國外建造有較多的管道橋，但已建成的管橋截面寬度較小，尤其是多艙室管廊橋，更是少見的大斷面結構。現有大斷面管廊橋尚無成熟設計技術，亟待開展管廊橋結構設計的研究。文中主要以宜賓一曼大道管廊橋為依托，研究了管廊橋的設計施工。

1 工程概況

宜賓縣縣城地下綜合管廊建設項目(一期)建設地址起點位于宜賓縣柏溪鎮村子頭西約270m處，與已建成的市政道路相接，終點止于宜屏快速路，呈東南-西北走向。管廊大部分節段布置在待建一曼大道道路西側人行道和非機動車道下。

2 方案選擇

磨盤山是一曼大道沿線寬度最大的山谷，溝谷寬度約 360米，綜合管廊穿越磨盤山山谷可采用上跨溝谷即橋梁方案和下穿溝谷方案，

表1 穿越河道對比分析

通過以上對比分析，鑒于上跨溝谷的管廊橋方案對管道的影響最小、施工方便、造價更省且對相鄰市政橋的基礎影響更小，一曼大道綜合管廊穿越磨盤山段采用上跨溝谷的管廊橋方案。

3 實例橋設計簡介

3.1 總體設計

管廊在通過道路設計橋梁段時向外折出，采用獨立管廊橋的方式通過，管廊橋設置于市政橋西側，未占據市政橋人行道，距離市政橋水平凈距大于5m，高程略低于市政橋。實例橋與市政橋相鄰，在修建時需要考慮美觀和環境協調，為了實現視覺上的通透性，本橋采用鋼桁架橋的形式進行跨越。實例橋橋梁全長 360米，橋梁跨徑布置形式為:12×30=360m簡支鋼桁架, 橋梁寬度8.3m。

圖1 鋼桁架橋橋型布置圖

圖2 鋼桁架布置

考慮到管道的伸縮應力，橋體桁架采用30m一跨的簡支梁結構。由于本橋荷載相對較小，跨徑中等，宜盡量選用桿件類型少、節點類型少的結構形式，綜合考慮，主橋采用30m斜桿相互平行的斜桿形桁架，節間長度3m，主桁高度3.1m，斜桿與豎桿夾角 43°，滿足節間數為偶數、斜桿與豎桿夾角在35～55 °范圍內的要求。

3.2 橫截面設計

本實例橋梁不僅擺放燃氣、污水、雨水、生活用水以及電力等綜合管線，且布置了檢修車道和參觀檢修人行道，荷載類型復雜，桁架箱室劃分、管線布置均與管廊框架標準段保持一致。本橋采用了截面寬度最寬的鋼桁架（寬度：8.3m）, 為世界上最寬的管廊橋，目前國內外常用的管廊橋或者管道橋多是懸索橋管橋及斜拉橋，最大寬度為7.3m，多艙室管廊橋是少見的大斷面結構。

為適應管線擺放位置，橫截面采用三艙室設計，從左至右分別為污水給水艙、電力通信艙、燃氣艙，燃氣艙與電力通信艙間采用鋼板隔斷，燃氣區域既能自然通風，又減小于其他管線的影響。

桁架梁截面采用矩形框式室結構，采用鋼材均為 Q345qC，梁寬 8.3m，梁高3.1m。考慮加工方便，對同類型桿件采取同型號型鋼，桁架主梁上下弦主梁為矩形管 250X250X12mm，豎向腹桿采用矩形管 250X150X10mm，斜腹桿采用矩形管250X150X10mm，上下橫梁采用矩形管 250X180X10mm 和 HW300×300×10×15mmH型鋼，頂底十字拉桿采用L125X14mm等邊角鋼。

圖3 鋼桁架橫斷面布置圖

3.3 結構施工工序設計

施工方法是保障鋼桁架橋梁制作質量中至關重要的環節，由于主桁結構規模大，而項目址區位于丘陵地區，場地運輸、制作條件有限。若采用全焊預制結構，雖然能夠保證節點制作質量，但結構搬運、吊裝成本加巨；若采用現場焊接結構，則容易積累接頭對位誤差，增大結構焊接附加應力效應。為方便運輸、吊裝以及施工，設計采用兩邊艙室預制吊裝、中間艙室現場栓接的方式，解決對位偏差與附加應力的問題。

4 結構計算

4.1 計算模型

計算使用midas/Civil，取一跨簡支結構進行建模，采用梁單元模型進行建模。模型如圖 4所示。全橋采用板式橡膠支座，板式橡膠支座采用彈性連接處理，板式支座的切向剛度為2038KN/m。

4.2 強度驗算

根據《公路鋼結構橋梁設計規范》（JTG D64-2015）4.2節規定，鋼結構橋梁承載能力極限狀態應按照下式要求進行驗算：

HJ-2桁架應力圖（MPa）

最大應力 1.1×151.7=166.9Mpa，小于《鋼橋規范》規定的 Q345鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值275MPa，滿足規范要求。

5 結語

綜合管廊設計是一個系統設計，其內容和功能的多樣性決定了其設計的復雜性和和差異性，目前國內已建的綜合管廊從容量擬定、節點設計到施工工藝，以及管理運營模式都不盡相同。本文著重分析了綜合管廊跨越溝谷節點的方案及大斷面鋼桁架管廊橋的設計及施工，為綜合管廊跨溝谷節點設計提供了可行方案，但綜合管廊在我國建設的時間尚短，管廊橋的設計還存在上跨部分安全防護措施如何更加合理等細節問題，還需在設計中不斷完善解決。

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