立交門架墩設計的思考

張偉

（天津市市政工程設計研究院南方分院，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

廣東省江門市東甲立交為廣州—佛山—江門快速通道江門段輔道工程新會段的一個全互通式立交，位于江門市新會區，共9條匝道，設計時速30～60 km/h，設計荷載為城-A級。本立交的典型結構為30 m+45 m+30 m變梁高PC連梁、跨徑25 m等梁高PC連梁。為簡化設計且減少門架墩數量，本立交門架墩的布置通過跨徑及分聯調整盡量分布在中墩位置。

本立交區域地質條件較差，從上至下依次為厚度約15～20 m的淤泥層、厚度約4～6 m的粉質粘土及砂礫層、全分化泥質粉砂巖、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖，零星分布微風化泥質粉砂巖。中分化泥質粉砂巖承載力為10 MPa，但遇水即軟化，為增加結構的穩定性，本立交門架單支采用雙樁且樁基全部按摩擦樁設計。

2 門架墩的類別及分布情況

第一類：A匝道跨越HZ匝道處，上部結構跨徑45 m，根部梁高2.6 m，中橫梁寬度2.0 m，門架橫向跨度17.3 m，墩高8.6 m。第一類門架墩見圖1。

相對于縱向跨徑及橫梁高度來說，第一類門架墩的橫向跨度不算大，橫向彎矩相對縱向彎矩較小，每支橋墩2根樁基沿縱橋向布置主要用來抵抗縱向彎矩；墩較矮，上部結構穩定性相對較好，為簡化結構的受力，墩與梁支座連接；每支橋墩為1.8 m×1.8 m方柱接2根D1.5 m樁基。

第二類：A匝道跨越主線處，上部結構跨徑25 m，梁高1.6 m，中橫梁寬度1.5 m，門架橫向跨度21.7 m，墩高18.3 m。第二類門架墩見圖2。

圖2 第二類門架墩（單位：mm）

相對于縱向跨徑25 m來說，第二類門架墩橫向跨度21.7 m較大，橫向彎矩相對縱向彎矩大很多[1]，門架處中橫梁高度增加至2.2 m，寬度增加至2.0 m，每支橋墩2根樁基沿橫橋向布置主要用來抵抗較大的橫向彎矩；墩較高，采用墩梁固結的形式以增加結構的穩定性，并通過墩柱的受彎消化橫梁的部分彎矩；左支橋墩為2.0 m×1.5 m方柱接2根D1.5 m樁基，橫橋向尺寸大于縱橋向尺寸用以抵抗過大的橫向彎矩；右支橋墩位于主線中分帶之間，受主線走向影響及中分帶空間限制，橋墩斜置，尺寸調整為2.4 m×1.4 m方柱接2根D1.5 m樁基。與A14#門架相鄰的 A15#、A16#門架與A14#門架相似，為同一聯的3個中墩門架，由于墩較高且位于曲線段，因此全部固結以增加整聯的結構穩定性。通過對本類型門架的結構分析認為，橫向跨度與縱向跨度比例更大的門架，其受力的合理性、經濟性已不再合理，應盡量避免超大跨度門架[2]。

第三類：D匝道跨越地面輔道處，上部結構跨徑25 m，梁高1.6 m，中橫梁寬度1.5 m，門架橫向跨度11.7 m，墩高10.85 m。第三類門架墩見圖3。

相對于縱向跨徑及橫梁高度來說，第三類門架墩橫向跨度不算大，橫向彎矩相對縱向彎矩較小，每支橋墩2根樁基沿縱橋向布置主要用來抵抗縱向彎矩；墩較矮，上部結構穩定性相對較好，為簡化結構的受力，墩與梁支座連接；每支橋墩為1.4 m×1.4 m方柱接2根D1.2 m樁基。

圖3 第三類門架墩（單位：mm）

3 結語

門架墩的布置，需結合橋梁縱向跨徑、墩高、門架的橫向跨度等因素綜合考慮，橫向跨度的增加會導致橫向彎矩的非線性急劇增加（橫向跨度/縱向跨度大于0.6的門架尤為嚴重，需增加較多的門架橫梁尺寸才足以抵抗橫向彎矩）。對橫向跨度較大的門架應考慮較大的橫向彎矩對結構的影響，采取必要的構造措施，如增加門架橫梁及墩柱尺寸、墩梁固結、橫橋向布置較多樁基等，尤其是如本項目軟基深厚地基承載力差的場區，更要加強基礎的設計與驗算。橫向跨度原則上不得大于縱向跨徑，否則會因門架的橫向彎矩太大而使得結構過于笨重以致結構不合理。