城市跨線橋設計探討

【摘 要】本文通過結合實例分析城市中跨線橋的設計標準，提出跨線橋設計應考慮到城市建筑物以及路線的限制，同時提出跨線橋設計其重點之一就是橋梁的選型考慮，就選型考慮要點以及梁式橋截面設計要點進行深入探討，為同類工程提供參考借鑒。

【關鍵詞】跨線橋；橋梁設計；橋梁選型；截面設計

0.引言

隨著城市用地發展的過度緊張，加上城市道路拓寬難度加大，為了使城市交通得到緩解，顯然建設多條線路已經不切實際，而跨線橋則很好地解決了道路難于拓寬而且土地緊張的問題，有效地緩解了城市交通擁擠。對于高橋架合理的設計相當重要，現對其進行深入探討。

1.跨線橋設計的特殊性

對于跨線橋在路線平、縱面線形組合設計時，就平、縱面線形可能的組合進行了研究，努力使路線同視覺相協調，，以確保跨線橋上行車行駛的舒適和安全。同時，在確保平、縱面各自線形平順、流暢的前提下，盡可能使兩者的技術指標保持均衡和協調。在空間位置布置上，遵照規范要求進行設計，避免規范中要求避免的各種不良線形搭配和組合;在條件許可時，應盡量選用從視覺要求所需的豎曲線半徑，以求達到良好的視覺效果和行車安全。

另外，對于跨線橋設計來說，其設計中由于必須考慮到城市建筑物以及路線的限制，通常都設計成比較多的彎橋或者坡橋。跨線橋的上部結構一般較少采用懸臂梁而較多地采用剛架連續梁或者簡支梁，在采用簡支梁時，為了有效地保證跨線橋上車輛通順行駛，一般都設計成連續的簡支梁。而上部結構的板厚通常設計成板式結構，板的厚度可以沿橫橋方向改變或者不變板厚;對于跨度較大的則可設計成肋式或箱形截面。箱梁截面一般其兩側伸出橋梁以有效地擴大橋面面積，對于下部則采用窄墩，這種上部結構形式對于高要求的城市設計中應用較為廣泛。

對于城市跨線橋的橋墩，為了能提高美觀性，其多采用柱式、樁式、剛架式和薄壁式墩。柱式橋墩多設計城單柱式，樁式橋墩則多采用多根并列，對于樁頂設計的楣梁可采取外露或出于美觀需要而隱蔽于上部結構之內。

2.跨線橋的結構選型

對于跨線橋設計來說，其重點之一就是橋梁的選型考慮。通過結合實踐，筆者認為對于跨線橋的選型關鍵是滿足受力的情況下多考慮橋梁的美學問題。總的來說，跨線橋的結構形式必須結合橋梁美學設計理念，選取合理的橋梁線形以及高寬比和高跨比等，確保橋梁的整個結構造型中各部位尺寸比例協調，保證橋梁結構舒展流暢，而部構造又可簡潔輕巧、通透性好。同時應當考慮到跨線橋與周圍環境的協調，例如對于人口密集區則應當考慮采用槽形梁，以有效地降低車輛在使用時的噪聲影響;基礎采用樁基礎可以減小振動向遠距離的傳播;采用抗振動性能好的板式支座能減小列車運行時產生的振動噪音。

3.實例分析

3.1截面形式分析

3.1.1縱截面設計

從跨線橋中預應力混凝土連續梁受力特點來看，連續梁的立面應采取變高度布置為宜;在恒、活載作用下，支點截面將出現較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內力分布規律;而且變高度梁可有效地使梁體外形和諧，節省材料并增大橋下凈空。但是為了施工便利，一般采用等高度梁。等高度梁的缺點是：在支點上不能利用增加梁高而只能增加預應力束筋用量來抵抗較大的負彎矩，材料用量多，但是其優點是結構構造簡單、線形簡潔美觀、預制定型、施工方便。

3.1.2橫截面設計

對于跨線橋的橫截面的設計主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸;它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經濟用料等等因素都有關系。

當橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預應力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發揮預應力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。通過工程實踐表明，箱形截面是跨線橋中大、中跨預應力連續梁最適宜的橫截面形式。經綜合考慮，本跨線橋設計采用的橫截面形式為單箱雙室。

3.1.3梁高設計

對于跨線橋中采用預應力混凝土連續梁橋時，其中支點主梁高度與其跨徑之比通常在1/15-1/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為1/40-1/50之間。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經濟的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節省預應力鋼束用量。而本設計采用等高度的直線梁，支點處梁高為1.8m，跨中梁高為1.8m。

3.2跨線橋細部尺寸設計

3.2.1頂板與底板

對于采用箱形截面的跨線橋設計，由于其頂板和底板是跨線橋結構承受正負彎矩的主要工作部位，尺寸主要由受力要求和構造兩個方面來控制。同時對于跨線橋的支墩處底版還要承受很大的壓應力，因此跨線橋的變截面的底板厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的1/10-1/12，跨中處底板一般為200-250。底板厚最小應有120。箱梁頂板厚度應滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預應力筋的要求。本跨線橋設計中采用雙面配筋，且底板由支點處以拋物線的形式向跨中變化。底板在支點處設計為50cm，在跨中厚20cm，頂板厚22cm。

3.2.2腹板和其它細部結構設計

對于箱梁的跨線橋，其腹板主要是承受截面的剪應力和主拉應力。在跨線橋預應力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設得太大;同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，根據筆者對跨線橋的設計經驗：腹板內無預應力筋時適宜采用200mm，腹板內有預應力筋管道時適宜采用250-300mm，腹板內有錨頭時適宜采用250-300mm。對于大跨度的跨線橋預應力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點加寬，以承受支點處較大的剪力，一般采用300-600mm，甚至可達到1m左右。本跨線橋設計支座處腹板厚取45cm，跨中腹板厚取45cm。

3.2.3橫隔梁

橫隔梁可以增強跨線橋的整體性和良好的橫向分布，同時還可以限制畸變;支承處的橫隔梁還起著承擔和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設置橫隔梁，甚至不設置中間橫隔梁而只在支座處設置支承橫隔梁。因此本設計沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對內力的影響較小，在內力計算中也可不作考慮。

4.結語

通過工程實踐表明，對于跨線橋設計來說，其重點之一就是橋梁的選型考慮。跨線橋的結構形式必須結合橋梁美學設計理念，選取合理的橋梁線形以及高寬比和高跨比等，確保橋梁的整個結構造型中各部位尺寸比例協調，保證橋梁結構舒展流暢，而部構造又可簡潔輕巧、通透性好。 [科]

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