互通立交中的桥梁_对互通立交桥梁设计的探讨

时间：2019-04-02 03:34:31　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：随着公路工程建设的不断发展,立交桥梁设计除了考虑其经济效益外,越来越多地考虑到其结构轻巧、造型美观、便于制造等方面,而更高、更新的要求是更人性化的设计。本文主要对立交桥梁计算分析和桥孔布设进行探讨，同时提出了自己一些看法。
　　关键词：立交桥梁；计算；桥孔布设
　　1 引言
　　互通立交中的桥梁设计像其他结构的桥梁设计一样,没有固定的模式和样品。每一座桥的设计都要根据建设地点的地形、地势、地质等自然环境条件,桥梁两侧的填土高度,道路的实际宽度和当地有关部门的规划宽度以及当地的人文环境等多种因素进行综合考虑,提供多种设计方案,进行全方位的比较,选取最佳设计方案。互通立交桥设计在满足交通需要的前提下,有效地利用桥址区域的自然环境、历史文化特性,建成良好的道路景观。给当地驾乘人员一种视觉上的美感享受。每一座桥梁都是无数劳动者共同奉献给大地的艺术作品。
　　2 计算分析体会
　　2.1 总体计算
　　立交区现浇箱梁多以弯坡斜等其他异型结构为主，对于半径较大或者宽度变化不是很剧烈的桥梁，可以采用平面杆系理论进行分析。但是对于半径较小(通常小于150m)或者斜交角度大于10°的箱梁及变化较为剧烈的分叉端异型箱梁，必须采用梁格法进行结构空间分析，以更准确地了解各位置的受力状态。在实际操作时，可以先使用杆系软件进行配束调束工作，待调束完成后，再用梁格方法进行结构验算。为避免重复劳动，调束时指标控制(应力、承载能力)应比常规桥梁稍微严格。
　　2.2 横隔梁分析
　　对横梁的计算目前规范没有给出详细的指导方法，实际操作时以“荷载均布法”、“腹板剪力法”及“恒载按腹板均布，活载按影响线移动布置”等方法为主，国内有大量的研究文献可以参考。设计时，恒载按恒载产生的支反力除以腹板数，作用在腹板具体位置，对曲线梁的外侧腹板要考虑增大系数，护栏按实际位置加载，活载则按影响线移动布置。这种计算模式应该和实际的受力状态较为接近。但按此计算后，还应选用其他计算方法进行校核，以确保结构安全。
　　2.3 支座预偏心设置
　　一般匝道桥中间墩都设为无抗扭刚度的点支撑，预设中间支座一定的偏心值，可以改善桥梁的内扭矩，使最大、最小扭矩绝对值接近相等，从而减少抗扭钢筋的用量，同时改善桥台扭矩，使各支座受力均匀，避免支座发生脱空，导致梁体倾覆。
　　2.4 桥面板横向分析
　　桥面板的横向分析采用框架模拟，而没有用单向板或双向板的计算模式，计算结果表明:按单向板计算桥面板与桥面板实际受力的情况不符，有可能导致错误的配筋;在布置横向预应力时，在箱室顶板跨中处下弯，而实际是不必的，只需在桥面板顶缘配置直线通长的预应力钢绞线。因此采用框架模型分析，结果更趋合理。
　　3 桥梁布孔
　　一般大型枢纽式互通立交都会受到交叉物及地形地物影响，往往平面线形较为复杂。桥梁布设多以弯坡斜或其他异型现浇箱梁为主，对设计人员的专业水平和经验有较高的要求。特别是在当前设计任务重、时间紧的大环境下，如何更好、更经济、更美观地设计好立交区桥梁更是对设计人员的极大考验。
　　桥孔方案的布设是立交区桥梁设计的灵魂，直接关系到桥梁的造价、施工难易程度、美观程度甚至是整个立交方案的合理性。与其他单个桥梁方案选择有极大不同的地方在于，立交区桥梁多数情况下需要同时面对几座甚至是十几座桥梁。需要将整个立交里的桥涵统一考虑，往往某个匝道的桥型布置发生变化会影响到其他数座桥梁的方案变化。
　　桥孔布设应充分考虑沿线自然条件、社会条件，结合项目特点及难点，从而选择合理的桥孔方案，以尽量减少工程实施对土壤环境、水环境、生物环境、社会环境、自然关系的影响和破坏。如某立交部分从淤泥较深的软基中通过，初步设计时考虑到线形半径比较小，且有部分桥梁变宽，故在此处设置了接近几百米的全支架现浇箱梁。在审查时，专家指出，此处多为淤泥，无法直接搭设支架，场地硬化成本高昂，且工期较长，故改成了预制方案。方案的反复带来了极大的人力浪费，更说明方案选择在桥梁设计中的重要性。
　　众所周知施工方案的选择对桥梁布设有着很重要的影响。全部是现浇结构虽然造型较为美观，且可以适应绝大多数平面线形要求，但是工期较长，设计施工难度较大的问题不容忽视。在有条件的情况下，应该尽量选用预制结构，或者预制与现浇结构交叉布置的方案。这样既减少了建设成本，也解决了多联现浇结构的钢绞线施工空间问题，以及采用单端逐孔张拉方案引起各联桥施工相互制约的问题，往往可以成倍缩短工期。对预制结构的形式和跨径也需要整个立交协调统一考虑，以便于实施。
　　桥孔分跨时除考虑所跨越结构物外，应结合线形，宽度变化等指标。布孔时尽量以16～30m的常规跨径为主，分联设在宽度变化的起终点处往往会降低设计难度。S型桥梁如两反向半径均较小则受力非常复杂，特别是独柱支撑的S型桥梁受力一般软件难以计算，在设置预偏心时极难掌握。此时应考虑在中间连接的缓和曲线上分成两联不同方向的桥梁。布设桥孔时应注意这方面的隐患，可适当减小联长或有选择地增加双支点支撑。立交区桥梁规模较大，下部结构纷繁复杂，布孔时应尽量减少下部立柱数量，以免视觉效果纷繁错乱。确实无法减少时，应考虑将部分立柱对齐布置，在视觉上给人简洁感。
　　特别需要指出的是，多数桥梁设计人员往往觉得路线组提供的平面线性指标是桥涵设计的基础资料，不论方案多么别扭都不能改变。实际上路线立交方案也不是一点不能变的，因为专业的关系，他们布设匝道线型时往往无法考虑到桥涵专业。如果在布孔时做些沟通工作，往往会解决很大的问题。比如分叉端的桥孔布置受分叉位置影响很大，但是实际上分叉位置前后挪动几米甚至十几米对路线设计来说往往并不是很难做到的事情，却可以给桥孔布置带来极大便利。
　　4 结语
　　立交桥梁的合理设计,对结构受力合理、控制桥梁造价、提高整个立交方案的竞争力均有极大的作用。设计时更多地考虑立交桥梁建成后道路使用者的安全需要,使其具有舒适的感觉,是桥梁设计人员努力的方向。立交区桥梁设计除要求有丰富的桥梁设计经验、扎实的理论基础外，还需要一个统筹思考的思维角度。另外，除了对计算工作要重视以外，对构造措施也要给予足够的重视，以尽量减少桥梁的安全隐患。
　　①曲线梁的支座布置，该约束的位置要约束，该放开的方向要放开，国内多起桥梁倾覆变形等事故已经说明了支座布置与结构计算处于同等重要的位置。
　　②斜交箱梁的梁端变形比较复杂，伸缩缝的设置应比同联长的直线桥富余度大些，或者选用可以多向变形的收缩装置。
　　③小半径曲线梁桥内外支反力很不均匀，主要原因是预应力和温度梯度引起的，温度梯度由桥梁所处环境决定，预应力设置则根据弯梁桥受力特点合理布置，内外腹板钢束有所不同。因此建议小半径曲线梁桥(半径小于80m)宜设计成钢筋混凝土连续梁桥或者连续钢箱梁桥，因为预应力的布置以及支座设置，作为空间特性非常明显的小半径曲线梁桥，位移趋势难以预测，很有可能导致梁体支座脱空或者横向爬移。
　　参考文献
　　［1］JTG D62－2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］．北京:人民交通出版社，2004．
　　［2］上海市政工程设计研究总院．桥梁设计工程师手册［M］．北京:人民交通出版社，2007．

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