灵山高架桥设计摘要：灵山高架桥为龙丽高速公路龙游段上一座跨线高架桥。重点介绍该桥设计标准、桥跨布置以及结构设计和计算。为同类型结构日后的设计和施工提供参考。关键词：组合小箱梁桥高架桥预应力盖梁挖孔灌注桩一、项目概况灵山高架桥是龙(游)-丽(水)高速公路龙游改建段上的一座高架桥，位于龙游县灵山乡。龙丽高速公路是在龙丽一级公路的基础上改建。由于一级公路改高速后，对一级公路实施时占用的50省道灵山段必须恢复。通过多种方案论证比较后决定采用全线高架桥跨越50省道，桥下的50省道按二级公路标准修建。高架桥上部构造为(45×25)m部分预应力砼组合小箱梁，先简支后连续，全桥分8联。该桥左右幅分离，单幅桥梁宽度为11.75m，全桥长1130m。桥址处地质岩层较浅，岩性单一，属片麻岩。桥位处属亚热带季风气候，极端最高气温41.8，极端最低气温-11.4，年平均气温在16.317.3。二、设计标准1公路等级：高速公路；2设计荷载：公路-I级；3计算行车速度：80km/h；4桥梁横断面：整体式路基宽24.5m，桥梁比路基两边窄0.25m，桥梁左右幅分离，单幅桥梁宽度为11.75m，横断面布置为0.5m(钢筋砼防撞护栏)+10.5m(行车道)+0.75m(波形钢护栏)；5地震动峰值加速度系数：0.05g，重要性修正系数1.3，抗震构造措施按七度设防。三、总体设计桥址处地形平坦，两边为灵山乡村民居住区，人员比较密集。已建成的龙丽一级公路为双向四车道，交通量较大。要求施工过程中不能中断龙丽一级公路、50省道的通行，因而桥梁规模、施工难度都比较大。桥型方案设计，力求做到技术可靠、经济合理、施工方便、施工周期短、维护费用低，并且尽量减少对相关工程正常运营的影响。结合初步设计专家评审意见，上部构造选择预制的预应力砼组合小箱梁，先简支后连续。桥跨布置为：(6×25+5×25+3×(6×25)+2×(5×25)+6×25)m，墩台均按法向布置。全桥分为8联，左右幅布跨相同。下部构造为：矩形墩、肋式台，矩形挖孔灌注桩基础。四、上、下部结构设计1上部结构本桥上部结构采用25m部分预应力(A类)混凝土组合小箱梁，56孔为一联，采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。梁高140cm，顶板厚18cm，底板厚从跨中至根部由18cm变化为25cm，腹板厚从跨中至根部由18cm变化为25cm。半幅桥每孔布置4片箱梁，箱梁梁间距为285cm，悬臂长160cm，箱梁之间设18cm厚横向湿接缝。箱梁连续处设1道厚35cm的中横梁，边跨梁端设1道厚25cm的端横梁。小箱梁采用C50混凝土预制。2下部结构下部结构的特点是桥墩类型多，是本桥设计的难点，也是本文要重点介绍的内容。为了保证桥下50省道的通行净空要求，本桥采用二柱或者三柱式桥墩。二柱式墩有37个，其中柱间距为14m的有35个，柱间距为12.4m的有1个，柱间距为15.2m的有1个；三柱式墩有7个。全桥合计有10种不同类型的桥墩。桥墩盖梁统一采用矩形截面，高为200cm，宽为180cm。其中预应力盖梁设计又是本桥最复杂的部分。盖梁采用C50混凝土，按全预应力砼构件设计。采用ASTMA416/A416M98标准的低松驰钢铰线，其标准强度1860MPa，直径15.24mm，公称面积140mm2，弹性模量Ey=1.95×105MPa，所使用的预应力锚具应符合国家标准GB/T143702000中规定的I类锚具要求。管道采用预埋金属波纹管成型。桥墩墩身采用等截面矩形实心墩，墩高为600700cm。两柱式和三柱式中墩的墩身截面尺寸为：180cm(横)×150cm(纵)；三柱式边墩为：150cm(横)×150cm(纵)。墩柱按普通钢筋砼构件设计，采用C30混凝土。为了加快施工进度和减少施工过程中对龙丽一级公路、50省道正常运营的影响，建设单位要求设计单位对桥墩下部桩基进行优化设计。桥址处弱风化岩层比较浅，如果按嵌岩桩设计，桩长只有1525米，完全可以采用人工开挖。采用这种施工方法每个桥墩之间互相独立不受影响，作业面广，可以同时大面积施工。经过综合分析比较，桥墩下部桩基并没有采用以往通常的做法：群桩加承台；而是采用等截面大尺寸矩形挖孔灌注桩。两柱式和三柱式中墩的桩基截面尺寸为：240cm(横)×180cm(纵)，三柱式边墩为：180cm(横)×180cm(纵)；采用C25混凝土。桥墩构造见图1和图2。图1二柱式桥墩一般构造图2三柱式桥墩一般构造五、结构计算1组合小箱梁小箱梁内力计算采用平面杆系有限元程序桥梁博士3.0进行计算，荷载横向分配系数采用刚接板(梁)法计算，并用梁格法进行检算，桥面板计算按单向板和悬臂板计算。本设计为部分预应力(A类)混凝土结构，故跨中底板和支点处顶板根据承载能力极限状态设置受力钢筋。此种结构在高速公路上比较常用，有较成熟的设计、施工方法，本文不再赘述。2盖梁桥墩盖梁施工及运营阶段的内力计算采用桥梁博士3.0进行计算。预应力混凝土现浇盖梁施工工艺流程为：下部桩基、立柱施工完成后，搭设支架浇筑盖梁砼；盖梁砼达到设计强度后张拉第一批钢束；然后进行上部小箱梁的架设，再张拉第二批钢束；最后进行桥面系施工。按此流程分4个主要工况计算结构各截面内力、应力和位移。成桥运营计算包括恒载、活载、支点沉降和温度等工况，按规范进行最不利荷载组合。温度荷载按体系升温5°C及降温5°C计算；不均匀沉降按10mm计算。计算结果：在最不利荷载组合下，盖梁上缘最小应力为压应力1.2MPa，盖梁上缘最大应力为压应力5.5MPa，盖梁下缘最小应力为压应力0.5MPa，盖梁下缘最大应力为压应力6.6MPa，均满足规范要求。3盖梁与墩柱连接方式对比计算一般桥墩盖梁与墩柱都是采取直接固结的连接方式，本桥设计中两柱式桥墩也是采用这种方式，见图1。但是在三柱式桥墩盖梁计算中，发现离中柱距离比较大的边柱如果采用梁柱固结，计算很难满足规范要求，因此采取盖梁与墩柱之间设置单向活动盆式支座，见图2。为弄清2种连接方式对盖梁的影响，在设计中，针对梁柱设置支座和固结2种情况进行对比计算。取5号墩盖梁靠边墩的部分单元在运营阶段的截面应力进行比较，其结果见表1。单元号截面号下缘应力(MPa)表1说明梁柱之间设置支座可有效增加截面下缘的压应力，对预防盖梁下缘开裂有明显的作用。因此，在该桥设计中，对三柱式桥墩盖梁均设置有盆式支座。其中3、4、39和40号墩两侧边柱设盆式支座，5、6和38号墩单侧边柱设盆式支座。六、结语灵山高架是龙丽高速公路上的控制性工程之一，施工工期短、施工场地受限制、下部桥墩构造复杂是该桥的特点也是设计和施工的难点。通过精心设计，努力创新，大胆采用新技术、新工艺，使该桥上下部结构尺寸合理、比例协调，全桥气势宏大，庄重沉稳又不失轻盈美观，符合安全、经济、适用、美观的原则。本工程对类似高架桥工程日后的设计和施工具有一定的参考价值。参考文献1JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范S2JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S3浙江省交通规划设计研究院龙丽高速公路(龙游改建段)施工图设计Z20051