城市互通匝道橋設(shè)計(jì)研究

黃夏雨

（南昌鐵路勘測設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，南昌330000）

1 工程背景

鷹潭某特大橋工程，為跨越信江的一座城市特大橋梁。橋梁全長1 031.0m。主橋采用25m+180m+20m+20m 鋼箱-桁架組合截面月亮型拱肋疊合梁。

為解決該特大橋東西岸通行城市互通功能的實(shí)現(xiàn)，共設(shè)匝道橋 6 座，其中西岸 4 座，分別為 A、B、C、D 匝道橋，均采用普通鋼筋混凝土連續(xù)整體箱梁，東岸2 座，分別為J、K 匝道橋（見圖1），均采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)整體箱梁，除A、B 匝道梁部結(jié)構(gòu)為單箱雙室，其余均為單箱單室，下部橋墩采用花瓶式實(shí)體墩，樁基接承臺(tái)基礎(chǔ)，樁基均采用鉆孔樁基礎(chǔ)，采用支架法現(xiàn)澆施工工藝。

2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮與分析

針對本工程上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，著重從以下幾個(gè)角度進(jìn)行探討。

2.1 主梁形式的確定

圖1 匝道橋平面布置圖

以本工程為例，A、B、C、D 匝道橋采用普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)梁，而J、K 匝道橋采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)梁，所有匝道橋跨徑均大于20m，按照業(yè)內(nèi)通常做法此種匝道橋均應(yīng)設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力的形式，但A、B、C、D 匝道橋半徑較小，最小半徑R=65m，事實(shí)上為避免小半徑現(xiàn)澆梁預(yù)應(yīng)力體系在空間狀態(tài)下各種不確定的復(fù)雜受力，很難分析清楚，故最終選擇采用普通鋼筋混凝土而非預(yù)應(yīng)力混凝土匝道橋。

2.2 支座位置的選擇

為提高小半徑現(xiàn)澆梁整體的穩(wěn)定性，本工程A、B 匝道橋支座偏心布置（見圖2），主要設(shè)計(jì)思考如下：（1）對于小半徑現(xiàn)澆梁，車輛在行駛過程中會(huì)產(chǎn)生橫向離心力；（2）扇形主梁重心偏移；（3）作用車輛荷載布置范圍大，增加橋梁傾覆風(fēng)險(xiǎn)。

筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮上述作用，調(diào)整支座位置最大限度抵抗傾覆作用，從而提高小曲線梁的橫向穩(wěn)定性，保證設(shè)計(jì)安全。

圖2 A、B匝道橫斷面布置圖

2.3 主梁橫斷面的擬定

以A 匝道為例，箱梁腹板采用斜腹板，梁高160cm，頂板厚25cm，底板厚25cm，箱梁兩側(cè)懸臂均為250cm，懸臂端部厚度20cm，懸臂根部厚度50cm。主梁尺寸及配筋的主要經(jīng)過橫斷面環(huán)框計(jì)算確定，計(jì)算選取1m 范圍橫向環(huán)框架為計(jì)算模型，考慮結(jié)構(gòu)所受自重、二期恒載、車輛荷載、人群荷載，跨中截面最不利，取跨中截面計(jì)算，Midas 計(jì)算模型見圖3。

圖3 A匝道主梁環(huán)框計(jì)算模型

3 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮與分析

城市互通匝道橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮減少占地，跨越地形，橋下交通限制，美觀，曲線梁扭轉(zhuǎn)作用等等因素，本工程所有匝道橋橋墩均采用花瓶實(shí)體墩，主要設(shè)計(jì)思考如下：（1）上部結(jié)構(gòu)小半徑曲線，導(dǎo)致強(qiáng)扭轉(zhuǎn)作用；（2）小半徑現(xiàn)澆梁多采用多點(diǎn)支撐，增加其橫向抗扭性能，保證主梁穩(wěn)定；（3）本項(xiàng)目為城市快速路的定位，需適當(dāng)考慮下部結(jié)構(gòu)美觀。

本工程設(shè)計(jì)考慮上述因素影響，采用花瓶墩能夠提供多點(diǎn)支撐平臺(tái)，剛性強(qiáng)，最大限度地保證設(shè)計(jì)安全，統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)美觀。

1）門式橫梁墩。本工程匝道橋橋下為設(shè)計(jì)道路，無法避讓，為統(tǒng)籌考慮橋下道路通行安全及匝道橋結(jié)構(gòu)安全，本工程采用橫梁外延形成一種類門墩的形式（見圖4），作為避開橋下構(gòu)筑物的有效手段，門式橫梁墩有整體性能好，適應(yīng)各種復(fù)雜地形的優(yōu)勢，被應(yīng)用于各大城市高架橋中。

圖4 門式橫梁墩構(gòu)造圖

2）墩梁固結(jié)。當(dāng)橋梁縱坡較大，曲率較大時(shí)，往往在匝道橋每一聯(lián)中間墩處設(shè)置墩梁固結(jié)的形式，以約束橋梁位移從而保證整橋穩(wěn)定性，雖然此類做法被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)例中，但實(shí)際橋梁受力狀態(tài)往往要復(fù)雜得多，特別是小半徑曲線梁，橋梁的實(shí)際運(yùn)營過程中，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題和病害，更甚者會(huì)發(fā)生事故，設(shè)計(jì)者只能是盡可能地考慮全面，整體綜合分析計(jì)算，最大限度地優(yōu)化橋梁受力，從而保證結(jié)構(gòu)安全。

4 結(jié)語

本文結(jié)合工程實(shí)例，對城市匝道橋設(shè)計(jì)過程中的問題進(jìn)行了剖析和探討。匝道橋作為一種成熟的橋型，有運(yùn)用范圍廣，結(jié)構(gòu)形式多，技術(shù)成熟等特點(diǎn)，但在實(shí)際項(xiàng)目中會(huì)遇到各種問題，考驗(yàn)著設(shè)計(jì)從業(yè)者的能力。以上僅為本人對參加和設(shè)計(jì)該工程時(shí)所總結(jié)的一些心得和體會(huì)，僅供同行參考。