东莞S256白濠大道跨线桥设计

熊 文 俊

(广东省冶金建筑设计研究院，广东 广州 510080)

东莞S256白濠大道跨线桥设计

熊 文 俊

(广东省冶金建筑设计研究院，广东 广州 510080)

以东莞市省道256大修工程第七标段的白濠大道跨线桥为例，探讨了桥梁工程设计协调及总体思路，总结了预应力混凝土连续箱梁在施工时应注意的问题，以期为类似工程的施工提供参考。

跨线桥，设计协调，思路，要点

1 工程概况

该段大修工程第七标段范围内设计立体交叉一处，为白濠大道路口菱形立交，交叉桩号为S256，K109+591.287，该路口现状为省道256与白濠大道十字交叉，白濠大道是厚街镇比较重要的主干道。白濠大道路口采用两层菱形立交的方式进行改造，省道256双向四车道上跨平交口，地面为省道256辅道、白濠大道进行平面交叉。

2 工程特点及设计协调

图1为白濠大道跨线桥横断面图。

白濠大道跨线桥为主线跨线桥，跨线桥所处位置较为复杂，与两个工程项目相邻，项目与项目之间相互牵制、制约，项目之初的设计协调量较大。三个项目在该处线形基本上都是沿着省道256设置的，空间布置由上而下依次为：东莞市城市快速轨道交通R2线(地面以上第二层)；白濠大道跨线桥(地面以上第一层)；路口平交、辅道及人行道(地面)；穗莞深城际轨道交通(地铁)。

1)白濠跨线桥与R2线的设计协调。

首先R2线高架桥上部结构采用的是装配式预应力混凝土简支箱梁。为了景观要求白濠跨线桥采用了预应力混凝土连续箱梁的上部构造，两家设计单位也都采用了花瓶式桥墩接斜腹板箱梁的外观构造。

R2线与跨线桥线路中心线基本一致，在桥跨布置时，桥梁需跨越白濠大道、白濠陂以及穗莞深轨道交通(地铁)的横向联络通道。考虑到R2线与跨线桥均为地面以上的桥梁结构，为了保证地面景观的统一性和协调性，两座桥梁的桥墩必须横向对齐，保持跨径一致。经与R2线设计单位协商，桥梁跨径组合为(2×30+25) m+(4×30) m+(30+40+30) m+(2×30+25) m+(3×30) m，其中第三联第二跨跨越白濠大道，第一联第二跨跨越白濠陂。根据钻孔揭露的岩性，桥位基底地层为微风化泥质砂砾岩及其风化层，桩基采用嵌岩桩。R2线采用双排双桩基础，白濠跨线桥采用单排双桩基础，两家设计单位对各自桥梁下部结构横向刚度进行计算，在确保安全的前提下尽量减少承台及桩基的横向设置宽度。经多次设计协调优化之后，跨线桥跨径40 m主墩采用直径为1.5 m的桩基，桩基间距为3.0 m，为规范要求的最小桩基布置间距，在此苛刻的条件下两项目40 m跨主墩承台之间的结构净距也就只有5 cm，这样对两家施工单位施工精度要求就更高。

2)白濠跨线桥与穗莞深地铁的设计协调。

穗莞深城际轨道交通(地铁)右线与白濠跨线桥右幅桩基的最小结构净距只有240 cm，而且地铁还设置有边墙φ22砂浆锚杆，长度3.0 m，布置间距为0.8 m×1.0 m(环×纵)。由于两个项目的线位已经没有调整空间，为了保证结构安全，经协调由地铁作出调整方案，将跨线桥范围内的地铁锚杆长度调整为2 m，布置间距加密，以避开跨线桥桩基。此外，白濠跨线桥虽然采用的是嵌岩桩，但右幅的桩底标高位于地铁右线隧道拱腰或者拱顶以上，此条件下，地铁隧道开挖(矿山法)导致的地层沉降变形极可能导致跨线桥桩基产生沉降。为确保地铁和跨线桥两项目建设和运营安全，在桥梁基础设计中充分考虑地铁开挖对桥梁桩基的各种不利影响，经双方设计单位协调确定跨线桥右幅桩底标高应低于对应的地铁右线隧道结构底标高不小于3 m。

3 桥梁设计

1)桥梁结构。

白濠跨线桥上部结构采用预应力混凝土连续箱梁，斜腹板断面。30 m基本跨连续箱梁梁高1.8 m，高跨比1/16.67，箱顶宽9.5 m，悬臂长2.15 m，悬臂根部高0.4 m，边腹板采用斜腹板，斜度为1/4，底板宽4.5 m，在边斜腹板与悬臂板相交处设置R=50 cm的圆弧倒角，底板相交处设置R=10 cm的圆弧圆顺，箱梁断面避免出现影响美观的棱角。(30+40+30) m连续箱梁采用变截面形式，跨中梁高1.8 m，高跨比1/22.2，支点梁高2.3 m，高跨比1/17.4，梁高变化段梁底曲线采用2次抛物线。箱顶宽、悬臂长、悬臂根部高、边腹板斜率等均与30 m跨连续箱梁相同，底板宽随箱梁高度变化，宽度4.25 m～4.5 m。

下部结构采用花瓶式矩形墩。30 m基本跨桥墩墩宽2.2 m，墩沿横桥向通过R=4.5 m圆弧形式进行墩顶扩大，以便墩顶设置双支座，扩大头顶宽4.25 m，支座间距2.5 m。墩身中部距外缘0.5 m处沿外边缘线扣R=0.1 m圆槽，内凹处墩身厚1.2 cm。基础采用单排2根桩接承台形式，桩径1.3 m，桩中心距2.6 m。(30+40+30) m主墩墩宽与30 m基本跨相同，内凹处墩厚增加0.2 m，增大至1.4 m。基础采用单排2根桩接承台形式，桩径1.5 m，桩中心距3 m。2号桥墩位于白濠陂中，为减少阻水面积，采用独柱圆端形桥墩，墩宽3 m，横向两端为R=0.6 m半圆，墩厚1.2 m。

2)上部结构设计要点。

a.结构类型：部分预应力A类构件。b.预应力混凝土连续箱梁采用《桥梁博士V3.0版》进行纵横向结构分析计算，并用《Midas Civil 2007》进行结构验算。c.支座处箱梁底设楔形块调整纵横坡，保证支座水平设置。d.设计计算参数。荷载等级：公路—Ⅰ级。环境类别：Ⅰ类。相对湿度：80%。竖向日照正温差：T1=14 ℃，T2=5.5 ℃，A=300 mm。竖向日照负温差：T1=-7 ℃，T2=-2.5 ℃，A=300 mm。整体升温：T=20 ℃，整体降温：T=-20 ℃。预应力管道成型为塑料波纹管，管道摩擦系数：μ=0.15。管道偏差系数：κ=0.001 5 m。钢束回缩及锚具变形(一端)：6 mm。预应力钢筋松弛：松弛率ρ=0.035，松弛系数ξ=0.3。桥墩不均匀沉降考虑1 cm。图2为(30+40+30)m模型及钢束布置图。

3)下部结构设计要点。

a.墩台盖梁与柱按刚构计算。b.花瓶墩采用撑竿系杆结构体系进行配筋分析计算。c.桩的内力按m法计算。

4)抗震设计。

白濠跨线桥抗震设计按JTG/T B02-01-2008公路桥梁抗震设计细则进行。墩柱作为延性构件设计，桥梁基础、盖梁、梁体作为能力保护构件设计，墩柱的抗剪强度按能力保护原则设计。

a.抗震计算要求：第一，El地震作用下，结构在弹性工作范围工作，基本不损伤。第二，E2地震作用下，延性构件(墩柱)产生弹塑性变形，耗散地震能量，但延性构件(墩柱)的塑性铰区域有足够的塑性变形能力；桥梁基础、盖梁、梁体及墩柱的抗剪强度按能力保护原则设计，基本不损伤。b.根据计算采取以下措施保证结构抗震强度及抗震延性设计要求：第一，墩柱加密区箍筋直径、间距、根数按08抗震设计细则计算确定，非加密段箍筋体积配筋率不应小于加密区的50%。第二，箍筋加密区位置及长度：柱顶有横向联系(如盖梁、系梁、墩梁固结，分别为距柱顶、底墩柱弯曲方向截面宽度1倍；其他为距柱底墩柱弯曲方向截面宽度1倍。墩柱加密区箍筋延续到盖梁和承台内不小于墩柱长边尺寸的1/2，且不小于50 cm。墩柱高度与横截面高度之比小于2.5时，加密区长度取柱的全高。

5)结构耐久性设计。

桥面铺装对桥梁的耐久性至关重要，防水层可保护桥面混凝土免受积水的侵入，沥青混凝土磨耗层则是桥面的外层保护，它可以保护相对易损的防水层，同时减少温度变化对内侧结构混凝土的影响。为使这两层保护充分发挥其功能，要求选择高质量的材料、恰当的摊铺方法并进行持续的维护。白濠跨线桥桥面上铺沥青混凝土铺装，采用0.3 kg/m2～0.4 kg/m2的 AMP-100二阶反应型防水粘结材料作为层间防水粘结层。

4 桥梁施工要点及注意事项

三个项目在施工期间必定会有相互牵制、制约的情况，白濠跨线桥施工受R2线的施工所牵制，原因有以下几点：

1)省道256为东莞市的主要干道，不能断行，必须保证省道双向的通行，因此白濠跨线桥只能采用半幅施工半幅通车的施工组织方案，R2线与跨线桥半幅同时进行围壁施工，跨线桥另半幅保持省道的通行。

2)R2与跨线桥施工桩基承台时应错墩实施，需要合理的安排施工顺序。

3)整个围壁场地的使用也是需要两家施工单位进行合理规划的，比如机械的摆放、材料的摆放、钢筋的加工、桩基钢筋笼的制作等等。

4)由于R2线采用装配式预应力混凝土箱梁的桥梁结构，那么只有等它的上部结构吊装张拉落梁完成后，跨线桥半幅的上部结构才能现浇施工，不然支架无法搭设。

5 结语

桥梁在设计之初就要充分了解各种设计条件，其中也包括相邻工程的设计、施工工艺、施工顺序等，然后根据相关资料对本工程提出合理的设计方案。另外设计与施工有着密不可分的关系，设计时要考虑施工的可行性、施工控制、实施难度等因素，只有在工程设计方面加强控制，才能设计出更加合理完善的施工设计图纸，才能保障工程的顺利有序进行。

[1] 黄耿亮.预应力混凝土连续箱梁桥梁结构设计中的优化措施分析[J].中外建筑,2011(8)：23-24.

[2] 范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社,1988.

Concerning on the overpass bridge design of S256 Baihao highway in Dongguan

XIONG Wen-jun

(GuangdongAcademyofMetallurgyBuildingDesign,Guangzhou510080,China)

Taking Baihao highway overpass bridge of Dongguan provincial-level highway 256 project at the 7th section as an example, the paper explores the bridge engineering design coordination and concept, and summarizes matters needing attention in prestressed continuous concrete box-girder construction, with a view to provide some reference for similar engineering construction.

overpass bridge, design coordination, concept, key points

1009-6825(2014)15-0199-02

2014-03-14

熊文俊(1981- )，男，工程师

U448.17

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