某樞紐立交橋梁設計

王思安

（上海千年城市規劃工程設計股份有限公司，上海市201108）

1 工程概況

北海市向海大道工程西起廉州灣，東至海景大道，全長44.8 km。紅線70 m。全線技術標準采用城市主干路，設計車速為60 km/h。向海大道主線西段采用雙向8車道設計標準，東段主線采用雙向6車道設計標準，全線設置輔路10 m。

向海大道主線在樁號K7+346.6處與南北高速相交，根據總體設計，在此處設置1座互通式立交——南北高速樞紐立交。

南北高速現狀為雙向4車道，規劃改造為雙向6車道，本次設計按規劃考慮。

2 主要技術標準

（1）設計道路等級：向海大道，城市主干路，60 km/h；南北高速/銀灘大道，城市主干路，60 km/h；輔路：次干路 40 km/h；匝道：40 km/h（環形匝道），50 km/h（其他匝道）。

（2）凈空高度：主線、匝道不小于5.0 m；輔路不小于4.5 m；人行道不小于2.5 m。

（3）設計荷載：城-A 級[1]。

（4）設計基準期：100 a。

（5）設計使用年限：100 a。

（6）設計安全等級：一級。

（7）環境類別：I類。

（8）防撞護欄設計標準：SB、SBm級。

（9）臺后填土高度：按9 m控制。

（10）新建橋梁地震基本烈度：6度。

HRD弱凝膠鉆井液具有無粘土相、弱凝膠特性、流變性獨特、強抑制性和保護儲層的特點[5]，鉆井液配方：鹽水（淡水）+0.1%QYHN+0.15%TSN+0.5-0.7%HVIS+1.5%HFLO+1%抑制劑HPA+1%潤滑劑HLB+5%LHJ+0.05%殺菌劑HGD+10%暫堵劑QWY，鉆井液基本性能評價見表2。HRD鉆井液的抑制性能非常好，頁巖膨脹率很小，能夠抑制地層和鉆屑水化分散和膨脹，見表3～5。

（11）設防分類：南北高速樞紐立交內橋梁，乙類。

3 總體設計

本立交工程內橋梁主要有3類：（1）向海大道主線橋；（2）南北高速主線橋；（3）各匝道橋。

向海大道主線橋標準橋寬分為2種，分別為34 m（單幅寬16 m）與56 m（單幅寬27 m）。工程起迄點樁號：K7+080.600～K7+614.600，共17孔橋梁，全長534 m。標準跨徑30 m,通過調整箱梁的寬度適應變寬需求。向海大道主線橋現澆混凝土橋梁總體布置見表1。

表1 向海大道主線橋現澆混凝土橋梁總體布置

下部結構主要采用雙柱式花瓶墩，局部采用單邊立柱+雙柱式花瓶墩以滿足受力需求，樁基采用?1 200 mm灌注樁。

南北高速主線橋采用單跨的簡支空心板結構，其中南北高速主線1號橋標準寬為34 m（單幅寬16 m）；南北高速主線2號橋為變寬度橋梁，橋寬為 37.927～38.426 m（單幅寬 13.338～13.128 m）。

匝道共包含8條匝道，所有匝道橋標準寬度為10 m。SW匝道及NE匝道采用標準跨徑為22 m的鋼筋混凝土連續箱梁；ES匝道1號橋、WN匝道1號橋采用預應力混凝土連續箱梁，標準跨徑為25 m左右，梁高為1.6 m。匝道橋現澆混凝土橋梁總體布置見表2。其余匝道橋均采用單跨的簡支空心板結構。

表2 匝道橋現澆混凝土橋梁總體布置

4 結構設計

4.1 向海大道主線橋

向海大道主線橋上部結構采用預應力混凝土連續箱梁[2]，標準跨徑為30 m，梁高1.8 m。向海大道主線橋按雙幅布置，單幅橋梁標準寬度為16 m及27 m，部分孔跨存在變寬（16～27 m），道路平面為圓曲線（R=36 000 m）。現澆箱梁均保持懸臂長度不變，通過調整箱室結構以適應橋面線形的變化。

向海大道主線橋箱梁斷面均采用斜腹板斷面，如圖1所示。箱梁頂板通長厚0.25m，在橫梁處設置0.3m×0.3m的加腋。箱梁底板在跨中處厚0.22m，腹板在跨中處厚0.40 m，在橫梁雙側一定范圍內，底板厚度漸變為0.45 m，腹板厚度漸變為0.70 m。

圖1 主線橋箱梁標準橫斷面圖（單位：mm）

主線橋箱梁采用C50預應力混凝土，在支點處設置橫梁，中橫梁厚度為2.2 m，邊橫梁厚度為1.6 m，橫梁均為預應力混凝土構件。

4.2 匝道現澆混凝土箱梁

匝道現澆連續梁標準寬度為10 m。SW、NE曲率半徑較小（R=70 m），采用標準跨徑為22 m的鋼筋混凝土連續箱梁，梁高1.6 m。其余匝道采用標準跨徑為25 m左右（最大跨徑25.5 m）的預應力混凝土連續箱梁，梁高1.6 m。

箱梁斷面均采用斜腹板斷面，兩側挑臂長度均為1.8 m，如圖2所示。挑臂端部厚0.22 m，根部厚0.45 m。頂板設置單向橫坡，頂底板平行布置。箱梁頂板厚0.22 m，與橫梁相交處設置0.3 m×0.3 m倒角；箱梁底板在跨中處厚0.22 m，腹板在跨中處厚0.40 m，在橫梁雙側一定范圍內，底板厚度漸變為0.40 m，腹板厚度漸變為0.60 m。

圖2 匝道橋箱梁標準橫斷面圖（單位：mm）

箱梁在支點處設置橫梁，中橫梁厚度為2.0 m，邊橫梁厚度為1.0 m。

標準跨徑為22 m的鋼筋混凝土連續箱梁由于匝道的曲線半徑較小，故在跨中處設橫隔板。

4.3 南北高速主線橋及部分單跨的匝道橋

上部結構采用后張法預應力混凝土空心板梁，跨徑為20 m，板梁梁高0.95 m。

4.4 下部結構

向海大道主線橋單幅橋寬16 m的標準段采用雙肢H型墩，變寬段根據受力需要增加邊立柱，如圖3所示。標準雙肢H型墩為雙柱式花瓶墩。單個立柱底橫橋向寬1.6 m；墩頂3 m范圍內，以內側R=4.804 m、外側R=4.713 m的圓弧向外展開至2.1 m；柱底中心距3.4 m，柱外間距5 m；柱頂支座中心線距4.5 m，柱外間距6.7 m。單個立柱順橋向寬度為1.8 m。2個橋墩立柱間設置系梁，系梁中心線處截面尺寸為1.2 m×1.4 m，在下緣設置圓弧曲線，半徑為5 m。基礎采用承臺樁基礎，承臺尺寸為8.6 m（橫橋向）×5.4 m（順橋向）×2.0 m（厚），承臺下設置6根?1 200 mm鉆孔灌注樁。

匝道橋寬10 m的標準橋墩采用獨柱式花瓶墩，如圖4所示。橋墩立柱橫橋向尺寸為：墩底處2.0 m，墩頂處2.5 m范圍內，以R=4.542 m的圓弧向外展開至3.5 m；墩柱順橋向尺寸為1.6 m。墩身橫橋向設置0.2 m深凹槽，寬0.2～0.458 m（墩頂3 m范圍內，以R=34.948m漸變）。墩柱下設5.4m×5.4m×2.0 m（厚）承臺+4×?1 200 mm鉆孔灌注樁。

圖3 主線橋橋墩橫斷面圖（單位：mm）

圖4 匝道橋橋墩橫斷面圖（單位：mm）

5 施工要點

5.1 注意事項

（1）橋梁平縱線形以道路專業設計施工圖為準。尤其是上部箱梁頂標高應按道路專業縱斷面施工圖確定，有需要時應按縱斷面設置預拱度。

（2）加強對地下現有保留管線的保護與監控。

（3）承臺混凝土澆筑應注意水化熱影響，內外溫差應控制在25℃以下，并采取一定措施避免產生裂縫。

5.2 支架施工

（1）混凝土連續箱梁采用就地支架現澆。現澆支架必須有足夠的強度和剛度，縱、橫、斜構件結合緊密，有良好的整體性和穩定性。混凝土澆筑前，應采取措施，消除支架的非彈性變形。支架必須落在堅實的地基上，對不均勻地基必須進行地基處理，以防止結構因支架沉降過大或不均勻沉降而產生附加內力和出現裂縫[3]。支架處地面應保持排水通暢。

（2）澆筑上部混凝土箱梁之前，施工單位應采取措施對支架進行預壓,支架、模板的變形值必須滿足規范要求。預壓荷載分級加載，并觀測其變形和沉降。每級持荷時間不小于30 min，最后1級為1 h，然后穩定48～72 h。根據測試結果，確定支架的施工預拋高值，以消除施工中因支架變形而造成的箱梁線形和標高誤差。

5.3 混凝土澆筑施工

（1）澆筑混凝土前應對支架、模板、鋼筋和預埋件進行檢查，模板內的雜物、積水和鋼筋上的污垢應清理干凈，并對混凝土進行入模前的檢查。

（2）由于箱梁現澆混凝土數量大，允許分層分段澆筑。一般可分2層，第1層至頂板下緣線。弧形梁的底板及挑臂應一次澆筑。

（3）預應力連續箱梁澆筑混凝土前，對預應力管道進行檢查，防止預應力管道由于漏氣、破裂而爆漿，從而影響穿束。在燒焊鋼筋時，注意勿傷及管道，振搗混凝土時，振搗器不能碰及管道。澆筑時應尤其注意錨下混凝土必須密實，并保證錨墊板位置和傾角正確，管道與錨墊板應保持垂直。

（4）連續梁施工人孔縱向位置應設在連續梁彎矩較小處（一般為0.21L，L為中跨跨徑），橫向位置應布置在兩腹板間的中點處。

（5）由于有縱坡，所以在立箱梁模板時，注意箱梁的橫梁要保持鉛垂。

5.4 落架及拆模的要求

支架上應設置落架設備，落架須待混凝土強度達到設計強度的100%以及鋼束張拉完成并灌漿后。為了不使主梁處于局部受力狀態，支架拆除須從跨中向支座循環進行，且對稱均勻落架。同時，分段施工澆筑時，其相鄰一孔的支架，不得在箱梁合龍前拆除。

6 結 語

向海大道南北高速樞紐立交橋在設計中綜合考慮工程經濟性、可行性以及景觀性，預計于2021年建成通車，建成后將成為向海大道重要的交通樞紐，為改善北海市的交通環境作出貢獻。