農(nóng)谷路上跨南同蒲鐵路立交橋設(shè)計(jì)

李帥

摘 要：南同蒲鐵路大橋主橋采用（83+80）m預(yù)應(yīng)力混凝土單T鋼構(gòu)連續(xù)梁橋，橋面寬24.5m。為減少施工期間鐵路的運(yùn)營(yíng)安全并盡量減少對(duì)鐵路的干擾[1]，該橋采用轉(zhuǎn)體法施工（轉(zhuǎn)體重量1.5萬t，轉(zhuǎn)體角度為49.27°）。該橋采用單箱三室截面，矩形實(shí)體墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由轉(zhuǎn)體下盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)組成。對(duì)主梁整體結(jié)構(gòu)、橫梁橫向靜力、橋面板橫向靜力、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)分別進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明該橋的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜹鋼構(gòu)；上跨既有鐵路；轉(zhuǎn)體施工

中圖分類號(hào)：U448.17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）20-0096-03

Abstract： The main bridge of Nantongpu Railway Bridge is composed of （83+80） m prestressed concrete single T rigid frame continuous beam bridge with a width of 24.5m. In order to reduce the safety of railway operation during construction and reduce the interference to railway as far as possible， the bridge is constructed by rotation method （the weight of rotation is 15，000 t， the angle of rotation is 49.27°）. The bridge is composed of a single box with three sections， rectangular solid piers， bored pile foundation， and the rotary system is composed of the rotary footwall， the ball hinge， the upper rotary disc and the rotary traction system. The whole structure of the main beam， the transverse static force of the crossbeam， the transverse static force of the deck plate and the rotating system are calculated respectively. The results show that all the indexes of the bridge meet the requirements of the code.

Keywords： single T rigid frame； upper span existing railway； rotary construction

1 工程概況

新建農(nóng)谷路項(xiàng)目在太谷縣城區(qū)西部區(qū)域，南同蒲鐵路大橋是農(nóng)谷路項(xiàng)目的關(guān)鍵工程，采用（83+80）m預(yù)應(yīng)力混凝土單T剛構(gòu)橋跨越108國(guó)道及南同蒲鐵路。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[2]

道路標(biāo)準(zhǔn)：城市主干路；橋梁寬度：24.5m；設(shè)計(jì)行車速度：60km/h；橋面橫坡：2%；設(shè)計(jì)荷載：汽車荷載，城-A級(jí)，跨鐵路主橋活載提高30%；抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：地震動(dòng)峰值加速度0.15g，特征周期0.40s，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅷ度區(qū)；橋下凈空：既有南同蒲鐵路凈高≥7.96m，既有108國(guó)道≥5m；橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年；橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限：100年。

3 方案設(shè)計(jì)

平面設(shè)計(jì)：道路平面線形采用道路中心線走向，主線橋位于直線上，道路主線通過橋梁跨越108國(guó)道和南同蒲鐵路。108國(guó)道及南同蒲鐵路上跨橋采用“斜交正做”，橋軸線與南同蒲鐵路和G108的交叉角度分別為49.27°和51.98°。

縱斷設(shè)計(jì)：縱斷面設(shè)計(jì)主要考慮南同蒲鐵路凈空、運(yùn)營(yíng)安全距離和構(gòu)筑物的后期沉降等因素，立交凈空不小于8.3m，縱坡采用0.5%，并在變坡點(diǎn)處設(shè)置相應(yīng)的豎曲線。

橫斷面設(shè)計(jì)：主橋標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度為24.5m，斷面布置為：0.5m（護(hù)欄）+1m（檢修平臺(tái)）+（3.5×2+3.0）m（機(jī)動(dòng)車道）+0.75m（中央分割帶）+0.75m（中央分割帶）+（3.5×2+3.0）m（機(jī)動(dòng)車道）+1m（檢修平臺(tái)）+0.5m（護(hù)欄）=24.5m。橫斷面布置見圖3。

與鐵路相對(duì)位置關(guān)系：12號(hào)墩下承臺(tái)邊緣距既有南同蒲上行線中心最小距離21.71m，12號(hào)墩墩身邊緣距既有南同蒲上行線中心最小距離28.20m。12號(hào)墩基坑防護(hù)樁冠梁邊緣距既有南同蒲上行線中心最小距離19.55m。13號(hào)橋墩承臺(tái)邊緣距既有南同蒲下行線中心最小距離14.44m，13號(hào)墩墩身距既有南同蒲下行線中心16.76m。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 主梁設(shè)計(jì)

主梁采用變高度單箱三室斜腹板混凝土箱梁，剛構(gòu)墩頂部梁高6.6m，梁端部梁高2.8m，梁底線形按圓曲線變化，圓曲線半徑R=475.6m，兩端等高段梁長(zhǎng)分別為17.92m和14.92m。箱梁頂板寬24.5m，底板寬15.17～16.69m，兩側(cè)懸臂板長(zhǎng)3.5m。箱梁頂板厚0.3m，中墩頂和邊支點(diǎn)處頂板厚度增至0.6m；底板厚度為0.3～0.9m，墩梁固結(jié)處局部加厚；腹板厚度為0.45～0.85m，邊支點(diǎn)處局部加厚到0.75m，T形墩與主梁相交處局部加厚到1.05m。T形墩頂部對(duì)應(yīng)主梁設(shè)置橫梁，厚為3m，邊支點(diǎn)處端橫梁厚為1.5m，中橫梁及端橫梁均設(shè)過人洞，供檢查人員進(jìn)入。

全橋共劃分為19個(gè)梁段，0號(hào)梁段長(zhǎng)14m，1號(hào)梁段長(zhǎng)8m，2～7號(hào)梁段長(zhǎng)10m，邊跨現(xiàn)澆段為9號(hào)梁段，兩端長(zhǎng)度分別為4.92m和7.92m，8號(hào)梁段為合龍段，長(zhǎng)2m。

梁體采用縱、橫向雙向預(yù)應(yīng)力體系?？v向預(yù)應(yīng)力鋼束采用頂、腹、底板布束方式布置，底板束采用15-？準(zhǔn)s15.2鋼絞線，頂板束、腹板束采用21-？準(zhǔn)s15.2鋼絞線，對(duì)應(yīng)采用M15-15、M15-21錨具，兩端張拉。端橫梁采用19-？準(zhǔn)s15.2鋼絞線，M15-19錨具，兩端張拉。中橫梁橫向預(yù)應(yīng)力采用3-？準(zhǔn)s15.2鋼絞線，BM15-3和BM15-3P型錨具，單端交替張拉。

4.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

T形墩為鋼筋混凝矩形實(shí)體結(jié)構(gòu)，上下固結(jié)，墩高5m，橫橋向?yàn)榈固菪谓孛?，寬度由墩?5.09m漸變至墩底部13.17m，順橋向厚3m。主橋采用臺(tái)階式承臺(tái)，由上、下兩層組成，上承臺(tái)同時(shí)也是主墩墩座，底部為矩形，順橋向13m，橫橋向?qū)?7m，高3m；下承臺(tái)為六邊形，長(zhǎng)邊長(zhǎng)29.1m，短邊長(zhǎng)21.5m，高4m。主墩采用36根直徑為1.5m的鉆孔灌注樁，摩擦樁，樁間距為3.8m，樁長(zhǎng)66m。

4.3 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)組成。

4.3.1 轉(zhuǎn)體下盤

轉(zhuǎn)體下盤為支撐轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)全部重量的基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)體完成后與上轉(zhuǎn)盤共同形成橋梁基礎(chǔ)。下轉(zhuǎn)盤上設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的下球鉸、保險(xiǎn)撐腳環(huán)形滑道及轉(zhuǎn)體拽拉千斤頂反力座等。

4.3.2 球鉸

下球鉸混凝土灌注完成后，將轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸？準(zhǔn)270mm鋼棒放入下轉(zhuǎn)盤預(yù)埋套筒中。然后進(jìn)行下球鉸聚四氟乙烯滑動(dòng)片和上球鉸的安裝。每個(gè)球鉸由930塊？準(zhǔn)6cm處于高壓應(yīng)力狀態(tài)的聚四氟乙烯片組成，其計(jì)算壓應(yīng)力為79.9MPa，小于抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度100MPa。

4.3.3 轉(zhuǎn)體上盤

轉(zhuǎn)體時(shí)，上盤撐腳可以支撐轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)，8個(gè)保險(xiǎn)腿對(duì)稱分布于縱軸線的兩側(cè)。在撐腳的下方設(shè)有1.3m寬的滑道，滑道半徑為4.5m，轉(zhuǎn)體時(shí)保險(xiǎn)撐腳可在滑道內(nèi)滑動(dòng)，以保持轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。轉(zhuǎn)體上盤在整個(gè)轉(zhuǎn)體過程中形成一個(gè)多向立體的受力狀態(tài)，上盤矩形截面尺寸12m×15m，高2.2m；轉(zhuǎn)臺(tái)直徑為11m，高0.8m。

4.3.4 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)由千斤頂、液壓泵和主控臺(tái)構(gòu)成。在直徑11m的轉(zhuǎn)臺(tái)圓周上纏繞錨固預(yù)應(yīng)力鋼絞線，使轉(zhuǎn)動(dòng)體系轉(zhuǎn)動(dòng)。

5 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算

5.1 主梁靜力計(jì)算

采用有限元軟件midas civil 2015軟件對(duì)主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算。模型按照施工流程模擬支架現(xiàn)澆、拆除支架、邊跨合龍、橋面鋪裝、運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段。按照規(guī)范[3～5]要求，對(duì)結(jié)構(gòu)自重、二期恒載、活載、溫度荷載、整體溫差、基礎(chǔ)沉降等進(jìn)行組合計(jì)算，結(jié)果表明，主梁整體各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

5.2 橫梁、橋面板橫向受力計(jì)算

采用有限元軟件midas civil 2015軟件建模進(jìn)行分析計(jì)算。在計(jì)算橫梁時(shí)，利用主梁整體計(jì)算所得出的支點(diǎn)反力換算成均布荷載添加在橫梁上，活載按照車道布置情況等效為橫向車輪荷載，再與其它荷載進(jìn)行組合計(jì)算；計(jì)算橋面板時(shí)，截取單位長(zhǎng)度梁段進(jìn)行橫向框架分析。計(jì)算結(jié)果表明，橫梁、橋面板橫向受力均滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力混凝土單T鋼構(gòu)連續(xù)梁橋造型優(yōu)美、跨越能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)體施工有效降低了對(duì)既有鐵路運(yùn)營(yíng)的干擾。針對(duì)南同蒲鐵路大橋主橋上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)分別進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)和計(jì)算。通過本橋的設(shè)計(jì)應(yīng)用，為今后該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張聯(lián)燕，程懋方，譚邦明，等.橋梁轉(zhuǎn)體施工[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.南同蒲鐵路大橋施工圖設(shè)計(jì)[Z].西安：2018.

[3]CJJ 11-2011.城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]JTG D60-2004.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[5]JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]秦嘯.公鐵立交橋施工處理措施的優(yōu)化方案探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（04）：240.