東莞S256白濠大道跨線橋設計

熊 文 俊

(廣東省冶金建筑設計研究院，廣東 廣州 510080)

東莞S256白濠大道跨線橋設計

熊 文 俊

(廣東省冶金建筑設計研究院，廣東 廣州 510080)

以東莞市省道256大修工程第七標段的白濠大道跨線橋為例，探討了橋梁工程設計協調及總體思路，總結了預應力混凝土連續箱梁在施工時應注意的問題，以期為類似工程的施工提供參考。

跨線橋，設計協調，思路，要點

1 工程概況

該段大修工程第七標段范圍內設計立體交叉一處，為白濠大道路口菱形立交，交叉樁號為S256，K109+591.287，該路口現狀為省道256與白濠大道十字交叉，白濠大道是厚街鎮比較重要的主干道。白濠大道路口采用兩層菱形立交的方式進行改造，省道256雙向四車道上跨平交口，地面為省道256輔道、白濠大道進行平面交叉。

2 工程特點及設計協調

圖1為白濠大道跨線橋橫斷面圖。

白濠大道跨線橋為主線跨線橋，跨線橋所處位置較為復雜，與兩個工程項目相鄰，項目與項目之間相互牽制、制約，項目之初的設計協調量較大。三個項目在該處線形基本上都是沿著省道256設置的，空間布置由上而下依次為：東莞市城市快速軌道交通R2線(地面以上第二層)；白濠大道跨線橋(地面以上第一層)；路口平交、輔道及人行道(地面)；穗莞深城際軌道交通(地鐵)。

1)白濠跨線橋與R2線的設計協調。

首先R2線高架橋上部結構采用的是裝配式預應力混凝土簡支箱梁。為了景觀要求白濠跨線橋采用了預應力混凝土連續箱梁的上部構造，兩家設計單位也都采用了花瓶式橋墩接斜腹板箱梁的外觀構造。

R2線與跨線橋線路中心線基本一致，在橋跨布置時，橋梁需跨越白濠大道、白濠陂以及穗莞深軌道交通(地鐵)的橫向聯絡通道。考慮到R2線與跨線橋均為地面以上的橋梁結構，為了保證地面景觀的統一性和協調性，兩座橋梁的橋墩必須橫向對齊，保持跨徑一致。經與R2線設計單位協商，橋梁跨徑組合為(2×30+25) m+(4×30) m+(30+40+30) m+(2×30+25) m+(3×30) m，其中第三聯第二跨跨越白濠大道，第一聯第二跨跨越白濠陂。根據鉆孔揭露的巖性，橋位基底地層為微風化泥質砂礫巖及其風化層，樁基采用嵌巖樁。R2線采用雙排雙樁基礎，白濠跨線橋采用單排雙樁基礎，兩家設計單位對各自橋梁下部結構橫向剛度進行計算，在確保安全的前提下盡量減少承臺及樁基的橫向設置寬度。經多次設計協調優化之后，跨線橋跨徑40 m主墩采用直徑為1.5 m的樁基，樁基間距為3.0 m，為規范要求的最小樁基布置間距，在此苛刻的條件下兩項目40 m跨主墩承臺之間的結構凈距也就只有5 cm，這樣對兩家施工單位施工精度要求就更高。

2)白濠跨線橋與穗莞深地鐵的設計協調。

穗莞深城際軌道交通(地鐵)右線與白濠跨線橋右幅樁基的最小結構凈距只有240 cm，而且地鐵還設置有邊墻φ22砂漿錨桿，長度3.0 m，布置間距為0.8 m×1.0 m(環×縱)。由于兩個項目的線位已經沒有調整空間，為了保證結構安全，經協調由地鐵作出調整方案，將跨線橋范圍內的地鐵錨桿長度調整為2 m，布置間距加密，以避開跨線橋樁基。此外，白濠跨線橋雖然采用的是嵌巖樁，但右幅的樁底標高位于地鐵右線隧道拱腰或者拱頂以上，此條件下，地鐵隧道開挖(礦山法)導致的地層沉降變形極可能導致跨線橋樁基產生沉降。為確保地鐵和跨線橋兩項目建設和運營安全，在橋梁基礎設計中充分考慮地鐵開挖對橋梁樁基的各種不利影響，經雙方設計單位協調確定跨線橋右幅樁底標高應低于對應的地鐵右線隧道結構底標高不小于3 m。

3 橋梁設計

1)橋梁結構。

白濠跨線橋上部結構采用預應力混凝土連續箱梁，斜腹板斷面。30 m基本跨連續箱梁梁高1.8 m，高跨比1/16.67，箱頂寬9.5 m，懸臂長2.15 m，懸臂根部高0.4 m，邊腹板采用斜腹板，斜度為1/4，底板寬4.5 m，在邊斜腹板與懸臂板相交處設置R=50 cm的圓弧倒角，底板相交處設置R=10 cm的圓弧圓順，箱梁斷面避免出現影響美觀的棱角。(30+40+30) m連續箱梁采用變截面形式，跨中梁高1.8 m，高跨比1/22.2，支點梁高2.3 m，高跨比1/17.4，梁高變化段梁底曲線采用2次拋物線。箱頂寬、懸臂長、懸臂根部高、邊腹板斜率等均與30 m跨連續箱梁相同，底板寬隨箱梁高度變化，寬度4.25 m～4.5 m。

下部結構采用花瓶式矩形墩。30 m基本跨橋墩墩寬2.2 m，墩沿橫橋向通過R=4.5 m圓弧形式進行墩頂擴大，以便墩頂設置雙支座，擴大頭頂寬4.25 m，支座間距2.5 m。墩身中部距外緣0.5 m處沿外邊緣線扣R=0.1 m圓槽，內凹處墩身厚1.2 cm。基礎采用單排2根樁接承臺形式，樁徑1.3 m，樁中心距2.6 m。(30+40+30) m主墩墩寬與30 m基本跨相同，內凹處墩厚增加0.2 m，增大至1.4 m。基礎采用單排2根樁接承臺形式，樁徑1.5 m，樁中心距3 m。2號橋墩位于白濠陂中，為減少阻水面積，采用獨柱圓端形橋墩，墩寬3 m，橫向兩端為R=0.6 m半圓，墩厚1.2 m。

2)上部結構設計要點。

a.結構類型：部分預應力A類構件。b.預應力混凝土連續箱梁采用《橋梁博士V3.0版》進行縱橫向結構分析計算，并用《Midas Civil 2007》進行結構驗算。c.支座處箱梁底設楔形塊調整縱橫坡，保證支座水平設置。d.設計計算參數。荷載等級：公路—Ⅰ級。環境類別：Ⅰ類。相對濕度：80%。豎向日照正溫差：T1=14 ℃，T2=5.5 ℃，A=300 mm。豎向日照負溫差：T1=-7 ℃，T2=-2.5 ℃，A=300 mm。整體升溫：T=20 ℃，整體降溫：T=-20 ℃。預應力管道成型為塑料波紋管，管道摩擦系數：μ=0.15。管道偏差系數：κ=0.001 5 m。鋼束回縮及錨具變形(一端)：6 mm。預應力鋼筋松弛：松弛率ρ=0.035，松弛系數ξ=0.3。橋墩不均勻沉降考慮1 cm。圖2為(30+40+30)m模型及鋼束布置圖。

3)下部結構設計要點。

a.墩臺蓋梁與柱按剛構計算。b.花瓶墩采用撐竿系桿結構體系進行配筋分析計算。c.樁的內力按m法計算。

4)抗震設計。

白濠跨線橋抗震設計按JTG/T B02-01-2008公路橋梁抗震設計細則進行。墩柱作為延性構件設計，橋梁基礎、蓋梁、梁體作為能力保護構件設計，墩柱的抗剪強度按能力保護原則設計。

a.抗震計算要求：第一，El地震作用下，結構在彈性工作范圍工作，基本不損傷。第二，E2地震作用下，延性構件(墩柱)產生彈塑性變形，耗散地震能量，但延性構件(墩柱)的塑性鉸區域有足夠的塑性變形能力；橋梁基礎、蓋梁、梁體及墩柱的抗剪強度按能力保護原則設計，基本不損傷。b.根據計算采取以下措施保證結構抗震強度及抗震延性設計要求：第一，墩柱加密區箍筋直徑、間距、根數按08抗震設計細則計算確定，非加密段箍筋體積配筋率不應小于加密區的50%。第二，箍筋加密區位置及長度：柱頂有橫向聯系(如蓋梁、系梁、墩梁固結，分別為距柱頂、底墩柱彎曲方向截面寬度1倍；其他為距柱底墩柱彎曲方向截面寬度1倍。墩柱加密區箍筋延續到蓋梁和承臺內不小于墩柱長邊尺寸的1/2，且不小于50 cm。墩柱高度與橫截面高度之比小于2.5時，加密區長度取柱的全高。

5)結構耐久性設計。

橋面鋪裝對橋梁的耐久性至關重要，防水層可保護橋面混凝土免受積水的侵入，瀝青混凝土磨耗層則是橋面的外層保護，它可以保護相對易損的防水層，同時減少溫度變化對內側結構混凝土的影響。為使這兩層保護充分發揮其功能，要求選擇高質量的材料、恰當的攤鋪方法并進行持續的維護。白濠跨線橋橋面上鋪瀝青混凝土鋪裝，采用0.3 kg/m2～0.4 kg/m2的 AMP-100二階反應型防水粘結材料作為層間防水粘結層。

4 橋梁施工要點及注意事項

三個項目在施工期間必定會有相互牽制、制約的情況，白濠跨線橋施工受R2線的施工所牽制，原因有以下幾點：

1)省道256為東莞市的主要干道，不能斷行，必須保證省道雙向的通行，因此白濠跨線橋只能采用半幅施工半幅通車的施工組織方案，R2線與跨線橋半幅同時進行圍壁施工，跨線橋另半幅保持省道的通行。

2)R2與跨線橋施工樁基承臺時應錯墩實施，需要合理的安排施工順序。

3)整個圍壁場地的使用也是需要兩家施工單位進行合理規劃的，比如機械的擺放、材料的擺放、鋼筋的加工、樁基鋼筋籠的制作等等。

4)由于R2線采用裝配式預應力混凝土箱梁的橋梁結構，那么只有等它的上部結構吊裝張拉落梁完成后，跨線橋半幅的上部結構才能現澆施工，不然支架無法搭設。

5 結語

橋梁在設計之初就要充分了解各種設計條件，其中也包括相鄰工程的設計、施工工藝、施工順序等，然后根據相關資料對本工程提出合理的設計方案。另外設計與施工有著密不可分的關系，設計時要考慮施工的可行性、施工控制、實施難度等因素，只有在工程設計方面加強控制，才能設計出更加合理完善的施工設計圖紙，才能保障工程的順利有序進行。

[1] 黃耿亮.預應力混凝土連續箱梁橋梁結構設計中的優化措施分析[J].中外建筑,2011(8)：23-24.

[2] 范立礎.預應力混凝土連續梁橋[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，工程師

U448.17

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