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對跨線高架橋橋型設計的一些認識

08-22 12:26:04  瀏覽次數:168次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 對跨線高架橋橋型設計的一些認識,http://www.nvlbio.live
  摘要 : 本文提出對跨線高架橋的橋型結構進行美化設計的必要性,從美學造型角度闡述了結構選型的若干原則要求;并以實橋為例,分析其技術經濟指標和結構造型特點,經證明可以用作跨線高架橋的基本結構。 關鍵詞: 跨線高架橋,結構,美化,橋型設計,連續梁  1   摘要:本文提出對跨線高架橋的橋型結構進行美化設計的必要性,從美學造型角度闡述了結構選型的若干原則要求;并以實橋為例,分析其技術經濟指標和結構造型特點,經證明可以用作跨線高架橋的基本結構。關鍵詞:跨線高架橋,結構,美化,橋型設計,連續梁1 概述  隨著我國公路交通事業的發展,近年來互通式立交橋和跨線高架橋越來越多。這些立交橋和高架橋不僅是公路交通的樞紐,而且已經成為現代的標志性建筑。一個好的橋型設計,能使立交橋在發揮其自身通行能力的同時,體現出對周圍環境的美化作用,有的甚至被看作現代建筑中的藝術品。因而在選擇橋型時,既要考慮實施的可行性,符合經濟適用的原則;同時,又要考慮建筑造型藝術,滿足美觀要求。這一點已經被當今越來越多的設計者所重視,并且成為現代工程設計的一個重要特征。本文結合筆者對“橋南村”跨線高架橋的設計,提出應該在適用的基礎上,對結構進行美化設計,并針對跨線高架橋橋型設計中一些認識問題進行探討。2 實例橋簡介  “橋南村”橋(以下稱為“實例橋”)是南京機場高速公路K17+006處的一座上跨主線的分離式跨線高架橋,與高速公路呈10°斜交角。橋面寬度為:凈—7+2×0.75m,行車道凈寬7m。設計荷載:汽車—20級,掛車—100。此橋處在R=2500m的凸曲線中,左右縱坡對稱,均為3%。橋下凈空高度按略超于5m設計。本實例橋上部采用5×20m普通鋼筋混凝土等高度連續箱梁結構,下部采用無蓋梁獨柱式橋墩及肋板式橋臺,基礎為鉆孔灌注樁。該橋已于1997年6月28日與南京機場高速公路同步建成通車。3 橋型選擇  通常,選擇橋型應根據適用、美觀、經濟合理以及設計施工的難易程度等因素進行綜合分析,以最終確定工程實施方案。對于跨線高架橋而言,經過國內工程技術人員多年的實踐,目前所采用的型式已基本集中為預制空心板梁和等高度連續箱梁。這中間尤其以空心板梁居多。但是筆者認為,在設計方案時應該以首先考慮等高度連續箱梁方案為佳。其原因是: 、旁诋斀裆鐣,人們對于美的要求越來越高,對周圍的建筑物,也同樣要求美觀。如今的設計師應該順應這種要求,在對結構本身強度進行設計的同時,也應該對結構進行美化設計。作為跨線高架橋,因為下邊要通車,就更為引人注目。因而要盡量減少橫向墩的數量,加強下部空間的透視度,增加墩的纖細感,這對整個跨線高架橋是否美觀并具有現代的氣勢,起著很重要的作用。而就這一點來說,只有當采用箱形連續梁方案時才能做到,因為箱形截面抗扭剛度很大,對于需要在其梁底下設置獨柱單支點的支承形式特別有利。這時,下部結構可以根據美觀要求,做成無蓋梁的獨柱式結構。但如果上部結構采用預制拼裝式板梁的話,下部就只能做成傳統形式的有蓋梁式墩臺結構,難以達到美觀要求。 、频雀叨冗B續箱梁橋整體性好,耐久性強,行車舒適。箱梁頂板和底板都具有較大的面積,能在效地抵抗彎矩,受力合理。橋墩處也不需要設置伸縮縫,梁長伸展,加上梁高一致,整個橋梁外型簡潔優美,線條流暢。 、菍ΜF代跨線高架橋來說,彎、坡、斜橋已越來越多。如采用預制板橋,那對彎、坡、斜的平面布置處理就比較復雜,設計和施工隨之也帶來一些問題。譬如,如何使橋梁各部位、各板塊之間準確地組合,斜彎橋的各板端細部處理、端部與端部的聯結構造以及墩臺長度、墩臺軸線交角、墩臺橫坡和各點高差計算等等都比較繁瑣,施工中對于諸特征點的座標及高程控制要求非常嚴格。再者,如果是預應力空心板,那么實際施工中每片預應力板梁在力筋張拉后的上拱值,由于混凝土齡期的不同往往會有較大差別,以至于造成板梁間連接不順暢,或是橋面鋪裝層厚度不能統一、甚至攤鋪困難等較為嚴重的后果,施工質量難以保證。與斜交空心板梁相比,如采用等高度連續箱梁配以獨柱墩,則結構輕巧,由于其上部為整體化結構,下部又無蓋梁,細部構造比彎斜板橋好處理得多,上述一些不利之處幾乎都可以避免,有其獨到優點。并且,等高度連續箱梁橋斜交跨越主線時,采用獨柱單點支承則可將斜橋改為直橋,實際增大了主線兩側的有效凈空,相應地加大了橋梁的跨徑。因此,這種獨柱式結構非常適合于彎、斜橋。 、炔捎玫雀叨冗B續

www.nvlbio.live梁體系,由于在橋墩支點處負彎矩的存在,使得其跨中正彎矩同簡支空心板體系的跨中正彎矩相比顯著減小,這就意味著可以節省上部結構的材料數量,減輕梁體自重,也使得下部結構橋墩部分的工程數量相應減少。這些都可以從實例橋中得到驗證。實例橋曾對預應力空心板梁方案作了較為詳細的技術經濟比較,同樣是5孔20m的上部構造,采用預應力空心板梁的上部所需主要材料用量為:砼(50號)數量546.9kg,鋼絞線13236.1kg,普通鋼筋29042.2kg;而最后采用的實施方案—等高度連續箱梁的上部主要材料用量為:砼(30號)數量361.7kg,普通鋼筋105068.2kg。相比之下,如果考慮鋼絞線及其工藝特點,兩種方案的綜合用鋼指標相差不多,但是在砼量上,即使不考慮標號差異(板梁砼標號相對更高一些),普通鋼筋砼等高度連續箱梁比簡支空心板梁竟少用砼將近1/3。這樣,上部構造的重量大大減輕了,隨之當然也節省了墩臺和基礎的材料用量,體現出技術經濟上的優越性。還要指出的是,跨線高架橋目前一般常用的跨徑在16~25m之間,上述20m跨徑兩種橋型間的對比應該說具有較強的代表性。因此可以講,同等橋長時,在跨線高架橋的通?鐝椒秶鷥,等高度連續箱梁型式比預應力空心板梁主要材料節省、重量輕,上、下部構造均十分輕巧,具有很好的技術經濟指標。4 結構造型  結構造型與各部位尺寸比例應相互協調。例如跨徑與梁高及橋下凈空比例,墩柱直徑與高度及橋梁跨徑的比例,主橋箱梁翼緣板懸挑長度與梁高的比例等。在這些方面,實例橋做得非常成功,墩柱和梁體結構簡潔流暢,纖細輕巧,連續和諧(見圖1~2)。5 橫截面設計  常用的箱形梁截面有單箱單室、單箱雙室、雙箱單室和雙箱雙室截面等幾種,實際采用何種橫截面形式,一般應根據橋的寬度和施工方便性來決定。對實例橋來說,采用單箱單室截面,可以方便施工,同時也節省了材料,其箱頂寬為8.5m,箱底寬4.0m,兩側翼板各挑出2.25m,并采用直腹板。用支架法現場澆筑施工時,這種單箱單室的截面設計有利于全斷面一次澆筑成型,設計成直腹板則對施工更加有利。實例橋采用較大的翼板挑出長度,主要是為了美觀,同時也考慮到要充分利用箱梁受力特性的變化情況,減小箱底寬度以適當提高正彎區截面重心,充分發揮底板受力筋的作用,減輕箱梁自重。需要指出的是,雖然大挑臂的翼板設計有利于美觀效果,但對于類似本橋這樣的普通鋼筋砼連續箱梁橋,如果想用施加橫向預應力來增大翼板的挑出長度,則并不可取,那樣既不經濟,又使施工工藝變得復雜,而且箱室太窄,箱梁在局部荷載作用下,橫向彎曲應力往往很大,這樣箱梁的橫向配筋就要大大增加。6 下部構造  下部構造應能滿足上部結構對支承受力的要求,同時在外形上要做到與上部構造相互協調、布置勻稱。實例橋采用無蓋梁獨柱式橋墩,與連續箱梁的大挑臂結構相配合,能夠充分利用橋下空間,簡潔明快,外形美觀,通透性好,施工方便。對于墩柱的截面型式,一般來說取作圓形看起來更美觀一些,墩柱的直徑要根據其同上部結構的協調關系及所需盆式橡膠支座的平面尺寸來定。對于一般的跨線高架橋,墩柱直徑可在1.0~1.6m之間,本實例橋實際采用柱直徑1.1m。實例橋還將其中間的3號墩作為制動墩,墩頂設固定支座,并加強了3號墩的墩柱及樁基配筋,來抵抗汽車制動力作用。實例橋的獨柱墩基礎設置為單排雙鉆孔樁,樁徑1.0m,承臺按斜橋向布置,這種布置型式能使承臺在主線中央分隔帶位置順應主線走向,較合理。另外,橋臺的型式采用肋板式,這種型式的橋臺適用性較強。7 結構施工  跨線高架式砼連續箱梁橋所采用的支架立模、現場澆筑方法,能廣泛采用現代施工技術和設備,尤其能適應彎橋和有豎曲線的連續箱梁,施工中上部結構的幾何位置易于調整。此方法在梁體施工時,支架工程是主要的一項工作,目前多采用組合式鋼管支架。其質量穩定可靠,搭設速度快,可以多次周轉使用。除此以外,如能使用砼泵車等較先進的設備,則更能體現“省”和“快”。這種非預應力的等高度連續箱梁結構,施工并不復雜,其整體現澆式梁更為經濟,而且非常美觀,工期也較短,經濟及社會效益明顯。也因為此法是在橋位上現澆施工,可免去大型的運輸設備,省去了預制吊裝用的架橋機、貝雷桁架或龍門等一些大型安裝設備,其優勢還在于一次可以進行多孔橋的連續澆筑施工,一氣呵成,橋梁整體性好,結構的耐久性強。8 結束語 、旁谶M行跨線高架橋設計時,應該把對結構的美化設計放在突出位置;在考慮結構自身強度的同時,應注重橋梁造型藝術。 、平Y構造型與各部位尺寸比例應相互協調,梁體結構要舒展流暢,講究其線型,下部構造要簡潔輕巧,通透性好。 、嵌嗫绲雀叨冗B續箱梁配以無蓋梁獨柱式橋墩,具有現代建筑風格和特色。此橋型整體性好、耐久性強、行車舒適,所用材料省,工期較短,并且非常適合于彎、坡、斜橋形式,富有強大的生命力。在支架法就地澆筑可以實現的情況下,應將其作為跨線高架橋優先考慮的橋型。 、缺疚膶嵗龢蛑饕牧瞎澥,上、下部構造均十分輕巧,已經取得了很好的社會、經濟效益。

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