淺談我國高速公路跨線橋設計

淺談我國高速公路跨線橋設計

低線橋的設計是高線橋的重要組成部分。這座技術先進、經濟舒適、功能齊全、解決方案、橋型美觀、景觀協(xié)調的臨橋在構建山川中發(fā)揮著重要作用。筆者集多年高等級公路跨線橋設計的體會,并結合西三封閉工程跨線橋的設計,提出個人的認識,請同行們指正。1跨線橋結構布置高等級公路不但給使用者提供了一條快速干道,而且是一道風景線。跨線橋由于上跨高等級公路,在這道風景線中起著重要的作用,設計中必須重視美學設計。(1)跨線橋的設計應與周圍環(huán)境、景觀協(xié)調一致,互相配合,融為一體。要做到這一點,必須在橋梁選型上下功夫,通過構思設計出與環(huán)境相協(xié)調的跨線橋形式。(2)橋梁本身各部構造的形象宜簡潔纖細,流暢明快,使高速運動著的人們在瞬間的最初一瞥中得到“明確”的印象。如果構造形式復雜繁瑣,在快速運動的人們視覺感受上,將是一團模糊、一團迷霧、令人眼花繚亂,難以分辨。跨線橋各構件的尺寸和比例應協(xié)調一致,重點在于如何盡可能地減薄和從視覺上減薄上部結構的建筑高度。設計上要盡可能的減薄主梁的高度,應采用建筑高度較小的板式或箱式橋跨結構。從視覺上,減薄上部結構的建筑高度從以下3個方面采取措施:一是增加翼板懸臂部分的長度和采用倒梯形橫截面(箱梁),空心板增加懸臂翼板;二是安全帶或人行道盡量外挑;三是欄桿要避免采用實體式欄板,欄桿柱和縱向構件要布置得稀疏。通過以上措施使橋下通行者從心理上消除那種由于橋身厚實而引起沉重負荷的壓抑感。在使上部梁式體系與下部墩臺之間的和諧統(tǒng)一、渾然一體方面,著眼點在于使墩臺選型簡潔,并與上部構造相協(xié)調。橋墩應盡可能做得輕巧,盡量多透空,保證行車有較好的通視條件,而不應把跨線橋下面的空間占滿。(3)橋孔的合理布置?？缇€橋孔徑的大小和孔數布置多少,一般應結合地形和高等級公路橫斷面的形式確定。對開闊地區(qū)跨線橋孔數的確定,經歷了一個過程。中國最早的高等級公路有中央分隔帶時,跨線橋布置為兩孔,一孔跨上行線,一孔跨下行線;無中央分隔帶時,一孔跨過上、下行線。從橋孔下驅車穿過,由于通透視野很差,會令人產生從狹窄的孔洞中擠身穿行的不舒展感和壓抑感。隨著高等級公路的發(fā)展和人們認識水平的提高以及國民經濟的發(fā)展,逐漸改變了這種情況。比較合理的橋孔布置應該是當有中央分隔帶時,宜布置為4孔,中間2孔跨高等級公路的上、下行,兩邊孔供農民耕作之用;無中央分隔帶時,宜布置為3孔,中間大孔跨越高等級公路的上、下行,兩邊孔同樣可供農民耕作之用。由于加了兩邊孔,使橋下兩側視野比較通透、開闊,使通行者輕松自然地通過。(4)橋面應合理設置豎曲線并適當考慮裝修。跨線橋的豎曲線線型是頂部輪廓線,開闊地區(qū)跨線橋配合橋頭引道縱坡設計成凸形豎曲線,除有利于行車外,又使橋梁頂部呈現(xiàn)曲線美、連續(xù)美,且有利于橋面排水,因此應充分重視和優(yōu)化豎曲線的設計。通過對西三封閉工程跨線橋橋頭引道縱坡設計為3.0%、3.5%、4.0%,并從橋上豎曲線的設置情況分析,從美觀角度考慮,橋頭引線縱坡為4%,豎曲線切線長為1/2橋長效果最佳。跨線橋應適當進行裝修。如不進行裝修,則跨線橋全身灰朦,并布滿污跡,影響高等級公路的形象?？缇€橋的裝飾應以水刷石、貼面、噴涂、普通室外涂料為主。橋跨結構和橋墩可涂成同一種顏色,以強調結構的一致性;亦可用對比的色彩把橋跨結構和橋墩區(qū)別開來。通常深色的橋墩配以淺色的橋跨結構可以強調出橋墩的輕巧和纖細。2在連接橋系統(tǒng)的合理橋梁類型中2.1空心板和裝配式板簡支板在跨線橋中應用最廣,為靜定結構,相鄰各孔單獨受力。其主要特點是構造簡單、施工方便,建筑高度較小。為減輕自重,一般用空心板,既可以有整體式結構,也可以有裝配式結構。當為整體式結構時,芯?？捎眉埻驳纫淮涡阅０狻o論是整體式板或裝配式板,宜做成帶翼緣且橋面連續(xù)。板厚與跨徑之比一般為1/15~1/25(西三封閉工程為1/23)。2.2裝配式連續(xù)板、連梁板的制作連續(xù)板(梁)橋不但具有良好的行車條件,同時利用支座上的卸載彎矩來減少跨中彎矩,使橋跨內力分配更趨合理,板(梁)的高度更低,連續(xù)板(梁)橋既可采用鋼筋混凝士,也可采用預應力混凝土。整體式連續(xù)板可作成變截面,其支點截面厚度約為跨中截面厚度的1.2~1.5倍,跨中截面高度可達到距徑的1/20~1/35。裝配式板的構造與整體式板相似,只是根據起吊能力在橫向將板劃分為板條,在縱向也分成若干段,預制時預留接頭鋼筋,安裝就位后聯(lián)接接頭鋼筋。連續(xù)梁橫截面形式可做成矮T形截面、矮工字形組合截面和箱形截面。等截面連續(xù)梁的梁高約為跨徑的1/16~1/26,西三封閉工程跨線橋為1/26。變截面連續(xù)梁的邊中孔之比可為(0.3~0.8)∶1.0,跨中梁高與跨徑之比約為1/25~1/35,梁底一般采用曲線。2.3門式剛架橋下拱梁由于橋跨結構和墩臺剛性連接,將在主梁端部產生負彎矩,并傳給墩臺,因而跨中截面高度比簡支板(梁)、連續(xù)梁更小,因此外形尺寸小、纖細、橋下凈空大,視野開闊,很適宜于跨線橋。適合于跨線橋的剛架體系有帶懸臂的門式直腿剛架(多用于開闊地區(qū)的人行橋)、斜腿剛架(多用于挖方路段),連續(xù)剛架等。主梁截面同前述,可做成板、矮T梁、矮組合梁、箱梁等。主梁在縱向可做成等截面,等高變寬和變高度3種。變高度主梁的底緣形狀可以是曲線型、折線型、曲線加直線等。帶懸臂的門式剛架橋,跨中厚度與跨徑之比一般可取1/20~1/35,支點厚度為跨中的1~2倍,懸臂長為中孔跨徑的0.2~0.5倍;斜腿剛架橋的邊跨通常為中跨的0.5倍左右。三跨或多跨連續(xù)剛架橋,邊孔一般為中孔的0.5~0.7倍左右,跨中梁高為跨徑的1/30~1/40;采用變截面時,支點梁高為跨中的1.2~2.5倍?？缇€橋的墩、臺位置和形狀要盡量多透空,保證行車有較好的通視條件,并與上部構造相配套。橋墩多用柱式墩、Y形墩、剛架墩和無蓋梁的梯形墩等。橋臺多用無臺前溜坡的U型臺、組合式橋臺、墻式臺、錨桿式橋臺等。3主橋結構方案比選西安至三原一級公路是中國修建較早的高等級公路之一。它是省會西安通往革命圣地延安、人文始祖黃帝陵的唯一通道,是省門第一路。因此跨線橋的設計在考慮適用、經濟、安全的前提下,盡可能根據美學要求,選用輕巧、合理、協(xié)調的外形尺寸,使跨線橋具有優(yōu)美的外形,并與周圍的環(huán)境相協(xié)調,這在陜西省乃至全國都是較為突出的。(1)渭河以南跨線橋根據西三公路無中央分隔帶的特點,上部結構全部采用剛架體系。互通式立交上部結構采用中跨32m,邊跨22m的三跨鋼筋混凝土變截面連續(xù)剛架形式。中跨中間部分和邊跨靠橋臺部分用空心板;T構根部采用空心梁,跨中板高為跨徑的1/32,支點梁高為跨中梁高的1.8倍。下部選用雙柱墩、肋板式橋臺。分離式立交、農耕橋上部結構采用中跨26m、邊跨14m的三跨變截面鋼筋混凝土連續(xù)剛架。中跨中間部分和邊跨靠橋臺部分選用空心板。跨中板高為跨徑的1/33;T構根部空心梁為跨中高度的1.75倍。橋墩選用直徑1.2m的圓形獨柱墩,橋臺為板式錨桿橋臺或錨桿組合式橋臺。渭河南互通立交、分離式立交、農耕橋采用的曲線梁、獨柱墩、豎曲線和纖小的尺寸構成了跨線橋的外形美。渭河以南人行橋選用跨徑26m帶懸臂的門式剛架,橫斷面為箱形等截面,梁高為跨徑的1/32。懸臂部分既滿足了搭設橋梯的需要,橋梯又通過懸臂端部對結構起到了減載的作用,降低了梁高和結構的配筋量。(2)渭河以北跨線橋根據西三公路有中央分隔帶可以設墩的特點進行設計?；ネㄊ胶头蛛x式立交上部結構分別采用4孔16m和4孔14m鋼筋混凝土空心板和預應力混凝土空心板,下部采用雙柱墩,組合式橋臺和板式橋臺。農耕橋選用13.5+2×14+13.5m的四跨先簡支后連續(xù)鋼筋混凝土連續(xù)剛構,主梁采用空心寬腹矮T型斷面,全斷面只有兩片主梁;橋墩采用雙柱式,柱徑只有65cm,不設蓋梁,預制主梁直接擱置于柱頂上,每根柱承受一片主梁,通過現(xiàn)澆梁端混凝土接頭使主梁連續(xù)化,并將墩梁連成整體。輕巧、纖細的上、下部結構尺寸和橋上設置的豎曲線構成了橋梁的外表美。渭河以北人行橋選用兩跨13m帶懸臂的簡支變連續(xù)的連續(xù)梁,橫向為帶翼緣的空心板,具有優(yōu)美的外形。(3)西三封閉工程跨線橋充分考慮了既要施工,又要保證車輛通行的特點進行設計,其設計特點為:①渭河南農耕橋、人行橋、分離式立交、互通式立交中間部分梁采用預制吊裝,臨時墩支撐,兩側T構墩位利用西三公路硬路肩搭設少量支