浅谈改扩建工程中跨线桥的设计

仲崇宏 徐禄吉 孙海霞

随着连霍高速的基本贯通、区域经济的快速发展和我省“一线两带”发展战略的实施,潼关—宝鸡路段交通量增长十分迅速,现有的四车道道路现状逐渐不能适应交通量持续增长的要求,需扩建为双向八车道高速公路。

1 改扩建工程中跨线桥的主要特点

潼关—宝鸡全线路基推荐方案采用“两侧拼宽”,结合跨线桥现状,主线加宽后跨线桥(除系杆拱外)跨径均不满足要求。既有跨线桥净空富余不大,若利用原桥上部结构进行改建,需对原桥进行特殊处理,会导致拼宽后主线净空不能满足规范要求,结合施工难度、路容、造价以及后期养护等因素,利用原桥上部结构改建不可行,原结构拆除后新建。

2 跨线桥设计原则

充分考虑施工期的交通组织及交通安全。扩建方案要充分考虑交通组织的需要,确保主要干线公路在施工期间的正常通行。为保证主线交通安全,每座桥不论拆改方案如何,均应在原桥下搭设支架、设防落物网;为减小对主线交通影响(限高限速),全线跨线桥施工安排应考虑路段交通量大小,限定同时开工改建的座数,不宜全线同时开工改建,以免造成较长路段堵车。

结合路网发展现状,合理考虑扩建标准。随着路网的发展,现有部分分离式立交桥已难以满足交通需求,扩建时既要结合地方实际需求合理确定扩建标准,又要避免盲目提高标准。

适当归并。通过合理的归并减少重建工程数量,适应新的路网结构。

改建方案应尽量利用原有结构,降低工程造价。

3 桥型与跨径的选择

选择桥型要尽量适应地形,保持与周围环境的协调,做到一桥一景;在高速公路上,桥梁设计的指导思想应立足于整条线路的桥梁设计,做到安全、适用、经济、美观、环保;充分考虑交通保畅的需要,尽量缩短施工工期,因此要求在设计桥型、孔跨上尽可能定型化、标准化,以确保施工质量、提高工效、节约成本,尽量采用统一预制装配化施工。在潼宝改扩建中,新建跨线桥设计方案以梁桥为主,主要包括预制空心板、预制箱梁、现浇箱梁以及刚架拱。预制空心板选用25 m,20 m装配式预应力混凝土空心板,预制箱梁选用30 m,35 m先简支后连续预应力混凝土箱梁;当主线净空大于6.5 m时,采用现浇箱梁;被交路等级较低且主线净空大于10 m时,考虑刚架拱作比较方案。

4 上部结构体系的选择

4.1 简支体系空心板桥

简支梁桥构造简单、施工方便,结构尺寸易于设计成系列化和标准化,有利于大规模预制生产,使用现代化起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架,降低成本,缩短工期,加快建桥速度。

潼关—西安扩建八车道后路基全幅宽分41 m和42 m两种,在填挖方不超过2 m的路段,采用(20+2×25+20)m装配式预应力混凝土空心板梁。既满足桥下净空要求,又使视野通透开阔。立面布置图如图1所示。

在改建过程中,应考虑利用原桥20 m空心板作新桥边跨上部结构,建议采用相应设备,沿纵向将板顺铰缝切割开来,不破坏原有结构,经检测后重复利用;为保证桥下主线交通不中断,拆除时一般需搭设支架。

4.2 先简支后连续箱梁桥

先简支后连续预应力混凝土箱梁采用了先按简支梁规模化预制,再现浇梁间湿接缝、张拉负弯矩预应力束进行体系转换,最后实施桥面铺装。较满堂支架、悬臂浇筑等其他施工方法要简单方便,同时预制梁施工质量有保证,行车平稳,刚度大,结构受力合理;整体美观度欠缺。

在挖方3 m～6 m的路段,因地制宜,采用2×30 m先简支后连续预应力混凝土箱梁。立面布置图如图2所示。

4.3 现浇连续箱梁桥

现浇预应力混凝土连续箱梁,结构整体受力好,外形美观,行车平稳,不需要较大的预制场地和预制构件的运输。

在大挖方路段,主线净空大于6.5 m,可搭设支架施工,采用两跨现浇箱梁,立面布置类似两跨预制箱梁。

5 下部构造设计

潼关—西安段高速公路,由于设计车速不同,部分中央分隔带宽2 m,其余宽3 m。为满足规范交通安全距离的要求,在2 m分隔带的路段,中间墩采用60 cm厚的矩形薄壁墩,在3 m分隔带的路段,预制结构均采用圆形柱式墩,现浇结构采用方形柱式墩。桥台一般采用柱式台、肋板台,少数采用薄壁台。柱式台由于抗推刚度小,一般台后填土高度宜控制在5 m以下;填土高度稍高时采用埋置式肋板台;在某些特殊地形不宜放坡时,采用薄壁台。潼关—西安段,地质复杂,黄土层较厚,部分存在湿陷性,均采用桩基础。对位于分隔带内中墩,计算确定原桥中墩及桩基是否保留,承载能力欠缺30%以内的桩基采用后压浆的方法提高其承载力加以利用。

6 结语

上跨主线立交桥改建所涉及的因素多,改建的复杂程度高,

施工过程中对主线交通干扰大,是控制工期的重要因素。改建应根据地形、地质、施工、使用经济美观等要求,既要分析每座桥梁的具体情况,又要结合全线桥梁情况综合考虑,合理选择桥型方案、结构尺寸、施工方法等,充分利用原有结构,才能达到全线桥梁设计的经济、适用、合理的目标。

[1] 张晓旭,谈 俊.浅谈新河高速公路的桥梁设计[J].公路,2008(5):256-257.

[2] 李亚木,王培阳.高速公路跨线桥[M].北京:人民交通出版社,2007.