互通式立交桥桥型设计探讨
[12-11 16:59:40] 来源：http://www.tmgc8.com 工程设计 阅读：3467次
摘 要 本文针对深圳市宝安区107国道塘下涌互通立交的桥型设计谈了一些体会，并阐明了等高度混凝土连续梁配以无盖梁园柱墩是立交桥较好的桥型，并指出采用此种桥型现已投入使用的一些立交桥设计中存在的一些问题而影响正常使用及解决的实践措施。
关键词 互通立交 桥型 设计 注意事项
1 前言
随着我国公路交通事业的发展，互通式立交桥越来越多。桥型设计的好坏，直接关系到整个立交的总体景观、工程造价和施工进度。因此选择桥梁结构，既要满足行车净空要求，又要最大限度地降低桥梁结构高度和压缩桥梁面积，控制工程造价，同时还要要求其结构外形美观，施工简便，有利于工期进度。本文结合对深圳市宝安区107国道改造工程塘下涌立交方案的设计，谈谈立交桥桥型设计中一些认识问题。
2 工程概况
塘下涌立交位于深圳市宝安区和东莞市长安镇交界处，它连接了宝安大道、广田路和107国道，为进出深圳的门户之一，是枢纽型的大型定向互通立交桥（见图一）。
图1 塘下涌立交平面布置图
它由宝安大道跨线桥及A,B,C,E,F,G匝道桥组成，上跨107国道。桥面宽度分别为：0.5(防撞护栏)+8（行车道）+2（加宽）＋0.5（防撞护栏）=11米，0.5（防撞护栏）+7（行车道）+0.5（防撞护栏）=8米。设计荷载：汽车—超20级，挂车—120。平曲线半径最大223米，最小63米。
3 桥型选择
本桥上部采用预应力及普通钢筋混凝土等高度连续箱梁结构，跨度16.5~31米不等,直线桥及半径较大的曲线桥采用较大跨度，而小半径的匝道桥采用较小跨度。通常，桥型结构的设计应考虑适用、经济合理、美观以及设计施工的难易程度等因素。目前所采用的桥型基本为预制空心板梁和等高度连续箱梁两种形式。笔者认为，在设计方案时应该以首先考虑等高度连续箱梁方案为佳。其原因是：
⑴目前的立交桥绝大部分是弯、坡、斜桥。对于弯、坡、斜桥来说，有一些与直线桥设计不同的特殊问题需要考虑，譬如，如何使桥梁各部位、各板块之间准确地组合，斜弯桥的各板端细部处理、端部与端部的联结构造。如采用等高度连续箱梁配以双柱墩，则结构轻巧，由于其上部结构为整体浇筑，下部结构又无盖梁，细部构造比较好处理。如采用空心板梁，设计中一些问题，比如，墩台长度、墩台轴线交角、墩台横坡和各点高差计算等等都比较繁琐，施工中对于各控制点的座标及高程控制要求非常严格。再者，如果采用预应力空心板，在弯、斜桥中每片预应力空心板梁的长度可能不同，在钢筋张拉后的上拱值，往往会有较大差别，可能造成板梁间连接不顺畅，或是桥面铺装层厚度不同、甚至摊铺困难等较为严重的后果，施工质量难以控制。
⑵立交桥线型复杂，上下两到三层交错，还要避开地下错综复杂的管线，不可能采用完全相等的桥跨布置，如采用连续箱梁完全可以按需要布置跨径，以满足要求；并且，当连续箱梁桥上跨主线，而桥墩位置受限无法采用双柱墩时，可改用独柱单点支承，因此，这种结构非常适合于弯、斜桥结构。如采用预应力空心板梁，为了适应多变的跨度，可能造成空心板梁类型过多，影响工程造价，再者，空心板梁桥也无法采用独柱墩。
⑶连续箱梁桥整体性好，梁高一致，整个桥梁外型简洁优美，线条流畅。其次，连续箱梁桥行车舒适，连续箱梁一般一百米左右一联，只需要在两联相交处设置伸缩缝。而对于预应力空心板梁来说，虽然可以通过采用桥面连续来减少预应力空心板梁缝，但桥面连续的受力状况不如连续箱梁好。
⑷随着社会进步，人们对于建筑物的美观要求越来越高。在对结构本身强度进行设计的同时，还应该考虑到美观的因素。立交桥作为一种大型的交通设施，当然要考虑外观，因而要尽量减少桥墩的数量，加大空间开阔度，增加墩的纤细感，这对整个立交桥是否美观，起着很重要的作用。为达到这种效果，以采用箱形连续梁方案为宜，因为箱形截面抗扭刚度很大，下部结构可以根据美观要求，做成无盖梁的柱式结构。如果采用空心板梁的话，桥墩就只能做成有盖梁式墩台结构，外观难以与连续梁桥相比。
4 结构尺寸选定www.tmgc8.com
结构各部分尺寸比例应相互协调。本桥箱梁高采用1.6米，箱梁宽度8~11米，箱梁翼缘板悬臂1.5~2米，桥墩采用1.3~1.6米圆柱墩。梁体结构与桥墩外观上看，简洁流畅，比例协调，给人以非常美观的感觉(见图2～3)。
图2 桥型立面图
5 横截面设计
一般的箱梁横截面有单箱单室、单箱双室、双箱单室和双箱双室截面等几种，应根据桥的宽度和施工方便程度等各种因素全面考虑确定。本桥根据路面宽度的不同，分别采用单箱双室和单箱单室截面，并采用直腹板，其箱顶宽为11m和8m，箱底宽7m和5.0m，两侧翼板各挑出2m和1.5m。现浇施工时，这种单箱的截面有利于全断面一次浇筑成型，设计成直腹板对施工也非常有利。本桥较大的悬臂板长度，增加外观的美感。同时在受力上，也充分地利用了箱梁受力特性，减小了箱梁的底宽，以适当提高正弯区截面重心，充分发挥箱梁底板受力筋的作用，减轻了箱梁的自重。
图3 桥梁横断面图
6 下部结构
下部结构需满足上部结构对支撑受力的要求，在外形上要与上部结构相互协调。本桥采用无盖梁双柱墩，与连续箱梁的大悬臂结构相配合，外观美观，施工方便。墩柱采用圆形，墩柱的直径由桥墩同上部结构的协调比例关系及所需支座的平面尺寸决定。本桥圆柱墩直径1.3m。独柱墩基础采用两根钻孔桩，桩径1.4m。每一联的中间墩作为制动墩，承受水平制动力。承台按斜桥向布置，使承台在主线中央分隔带位置顺应主线走向，较合理。桥台的形式采用U型桥台，这种型式的桥台施工方便。
7 设计中应注意的问题
匝道桥极大多数都位于园曲线或缓和曲线上。这种曲线梁与直线梁的设计不同，前者在恒载情况下整个梁体内就存在扭矩，特别是在曲线梁的两端支点位置，再加上活载及温度力产生的效应，组合内力非常可观。还有温度、收缩、徐变产生的径向水平力也不可忽视。深圳地区已经有几个类似工程设计中因没有重视到这些问题，建成后曲线梁发生扭转，径向产生明显水平位移，造成弯桥内侧支座脱空、外侧支座损坏、伸缩缝断裂及桥墩盖梁开裂等严重后果，个别病害严重的，甚至需较长时间封闭道路交通，进行修复，不但费时费力，而且需投入大量可观的资金。随着计算手段日益完善，曲线梁的分析已经从平面计算过渡到三维空间的内力及应力与变位分析，立足于分析透彻的基础上，根据分析数据，解决上述问题的措施有：⑴。调整单支座的径向预偏量；⑵。每联曲线梁的中部设置一固定支座⑶。调整双支座径向间距；⑷。所有支座在径向均设限位装置；⑸。曲线梁两端头支座采用纵向滑动支座；⑹。双支座处，曲线外侧支座反力较大，应选用较大吨位的支座等。
8 结束语
⑴．立交桥采用等高度连续箱梁配以无盖梁双柱及独柱式桥墩整体性好、行车舒适，施工方便，非常适合于弯、坡、斜桥形式。在支架法现浇可以实现的情况下，应将其作为立交桥优先考虑的桥型。
⑵．在弯、坡、斜桥设计中，除了设计规范要求的满足强度刚度等要求外，尚需用三维空间程序分析应力、内力、变位等，设计中尤其在支座的设置上还需多加考虑。
⑶．等高度连续箱梁配以无盖梁双柱及独柱式桥墩结构造型，梁体结构外形美观，下部构造简洁轻巧，通透度好。既经济，又美观，取得了很好的社会、经济效益。
⑷．立交桥桥型的设计，在考虑结构强度要求的同时，还应多多考虑到桥梁的美观，使每一座桥都能给与人们一次美的享受。
蒋华 （深圳市市政工程设计院，广东深圳 518035）