深圳市東部過境高速大跨徑連續(xù)鋼箱梁橋設計

劉學建

(深圳市綜合交通設計研究院)

深圳市東部過境高速大跨徑連續(xù)鋼箱梁橋設計

劉學建

(深圳市綜合交通設計研究院)

以深圳市東部過境高速公路跨廈深鐵路橋為例，基于連續(xù)鋼箱梁橋的結構特點，系統(tǒng)地論述了結構的選型、尺寸擬定、計算分析、鋼結構制作及施工等方面的內容。分析了影響結構受力的主要因素，提出了具體的構造措施，供同類工程參考。

連續(xù)鋼箱梁;計算分析;構造措施

1 工程概況

深圳市東部過境高速公路是深圳市干線路網規(guī)劃“七橫十三縱”中高速公路網的重要組成部分。路線基本為南北走向，本項目起點設于蓮塘水廠處，終點接入現況深汕、惠鹽高速公路的金錢坳立交，路線全長31 km。深圳市東部過境高速公路在K29+700處跨越廈深鐵路(鐵樁號為K473+366)，斜交角度為75°。該處跨線橋平面基本處在直線段。

2 設計要點

2.1 結構選型

主跨橋橋下有東深供水隧道、廈深高鐵、高壓天然氣管道等構造物。為減少對橋下構造物的影響，主跨橋設置跨徑組合為48 m+75 m+48 m的變截面連續(xù)梁橋。

初步設計對跨廈深鐵路橋采用懸臂現澆預應力箱梁、鋼-混凝土組合梁橋和鋼箱梁橋三種橋型進行對比分析。結構的選型主要考慮以下制約因素:

(1)由于橋梁與東深供水隧道交角較小，下部結構采用門架式橋墩，上部結構自重太大會造成下部結構設計困難。

(2)為配合鐵路施工，減少施工對鐵路影響，上部結構施工時間非常緊張，必須做到便捷、快速。

(3)由于橋位處于高鐵坪山站進出口位置，為滿足鐵路凈空要求，現澆滿堂支架及懸臂現澆支架均的施工比較困難。

綜合考慮到以上影響因素，最終確定以鋼-混凝土組合梁橋作為施工圖設計的推薦方案。

2.2 結構計算分析

本次設計參照現行《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》、《鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范》、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》等規(guī)范進行設計。結構的計算采用的是彈性設計方法即容許應力法。對于鋼結構，彈性設計的主要計算內容是截面應力和變形，以確保結構的截面強度、剛度及穩(wěn)定性，其中，截面應力計算是最核心的內容。

本橋主梁設計主要計算了各作用組合值效應以及活載(車道荷載)、恒載(包括自重及二期恒載)、溫度梯度等作用的標準值效應。作用組合值效應詳見表1。

由表1作用組合計算結果可見:計算結果滿足規(guī)范要求。

各作用標準值效應詳見表2。

表1 作用組合值主梁應力計算結果 MPa

表2 作用標準值主梁應力計算結果 MPa

由表2各作用標準值的應力結果可見:恒載對結構應力起到決定性的影響，這也正反映了減輕結構自重能給結構受力帶來顯著的改善。恒載對中支點處的應力影響較大，當靠近跨中附近時其影響程度減弱，溫度梯度荷載和車道荷載的影響逐漸加大。

經計算，汽車荷載作用下邊跨跨中、中跨跨中最大下撓值分別為2.7 cm、6.3 cm。結構剛度滿足要求。自重條件下的邊跨跨中、中跨跨中最大下撓值分別為0.7 cm、7.8 cm。中跨跨中設置向上11 cm預拱度，邊跨跨中設置向上2.1 cm預拱度。

有以上計算可見，橋梁跨徑較大，但鋼結構本身剛度較大，不需要設置預應力。因此更簡化了施工工序，加快了施工進度。

2.3 施工注意事項

(1)鋼箱梁在整體模架上完成后再進行切割、分段、吊裝、運輸。鋼箱梁在起吊過程中應做到平穩(wěn)、勻速，嚴禁碰撞。起吊還應試吊、多點起吊。

(2)在焊接拼接施工時應注意拼接點不能出現折角。由于梁的自重下撓可能會在拼接點的臨時支撐處出現轉角，可采取臨時上臺相鄰支點處的梁段或向上頂推節(jié)段跨中處等措施使轉角消失后再施焊連接。

(3)鋼梁在吊裝、拼接、橋面板施工等過程中均應嚴密監(jiān)測鋼梁的變形情況，防止過大變形、失穩(wěn)破壞等情況的發(fā)生。

3 結束語

鋼箱梁在大跨連續(xù)梁中充分發(fā)揮了鋼材的力學性能，具有結構輕、剛度大、臨時支撐少、施工快捷等優(yōu)點。在交通繁忙、凈高受限等因數制約的路段比較具有競爭力。合理的結構構造措施可以保障結構的整體穩(wěn)定性，使結構受力更加合理。

［1］交通部公路規(guī)劃設計院.公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范(JTJ 025-86)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］中鐵大橋勘測設計院有限公司.鐵路橋梁結構設計規(guī)范(TB 10002.2-2005(J461-2005)［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［3］中交公路規(guī)劃設計院.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D62-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］中華人民共和國建設部.鋼結構設計規(guī)范(GB 50017-2003)［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

U442

C

1008-3383(2012)08-0079-01

2012-02-29

劉學建(1980-)，男，工程師。