劉學(xué)建

(深圳市綜合交通設(shè)計研究院)

深圳市東部過境高速大跨徑連續(xù)鋼箱梁橋設(shè)計

劉學(xué)建

(深圳市綜合交通設(shè)計研究院)

以深圳市東部過境高速公路跨廈深鐵路橋為例，基于連續(xù)鋼箱梁橋的結(jié)構(gòu)特點，系統(tǒng)地論述了結(jié)構(gòu)的選型、尺寸擬定、計算分析、鋼結(jié)構(gòu)制作及施工等方面的內(nèi)容。分析了影響結(jié)構(gòu)受力的主要因素，提出了具體的構(gòu)造措施，供同類工程參考。

連續(xù)鋼箱梁;計算分析;構(gòu)造措施

1 工程概況

深圳市東部過境高速公路是深圳市干線路網(wǎng)規(guī)劃“七橫十三縱”中高速公路網(wǎng)的重要組成部分。路線基本為南北走向，本項目起點設(shè)于蓮塘水廠處，終點接入現(xiàn)況深汕、惠鹽高速公路的金錢坳立交，路線全長31 km。深圳市東部過境高速公路在K29+700處跨越廈深鐵路(鐵樁號為K473+366)，斜交角度為75°。該處跨線橋平面基本處在直線段。

2 設(shè)計要點

2.1 結(jié)構(gòu)選型

主跨橋橋下有東深供水隧道、廈深高鐵、高壓天然氣管道等構(gòu)造物。為減少對橋下構(gòu)造物的影響，主跨橋設(shè)置跨徑組合為48 m+75 m+48 m的變截面連續(xù)梁橋。

初步設(shè)計對跨廈深鐵路橋采用懸臂現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁、鋼-混凝土組合梁橋和鋼箱梁橋三種橋型進行對比分析。結(jié)構(gòu)的選型主要考慮以下制約因素:

(1)由于橋梁與東深供水隧道交角較小，下部結(jié)構(gòu)采用門架式橋墩，上部結(jié)構(gòu)自重太大會造成下部結(jié)構(gòu)設(shè)計困難。

(2)為配合鐵路施工，減少施工對鐵路影響，上部結(jié)構(gòu)施工時間非常緊張，必須做到便捷、快速。

(3)由于橋位處于高鐵坪山站進出口位置，為滿足鐵路凈空要求，現(xiàn)澆滿堂支架及懸臂現(xiàn)澆支架均的施工比較困難。

綜合考慮到以上影響因素，最終確定以鋼-混凝土組合梁橋作為施工圖設(shè)計的推薦方案。

2.2 結(jié)構(gòu)計算分析

本次設(shè)計參照現(xiàn)行《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》等規(guī)范進行設(shè)計。結(jié)構(gòu)的計算采用的是彈性設(shè)計方法即容許應(yīng)力法。對于鋼結(jié)構(gòu)，彈性設(shè)計的主要計算內(nèi)容是截面應(yīng)力和變形，以確保結(jié)構(gòu)的截面強度、剛度及穩(wěn)定性，其中，截面應(yīng)力計算是最核心的內(nèi)容。

本橋主梁設(shè)計主要計算了各作用組合值效應(yīng)以及活載(車道荷載)、恒載(包括自重及二期恒載)、溫度梯度等作用的標準值效應(yīng)。作用組合值效應(yīng)詳見表1。

由表1作用組合計算結(jié)果可見:計算結(jié)果滿足規(guī)范要求。

各作用標準值效應(yīng)詳見表2。

表1 作用組合值主梁應(yīng)力計算結(jié)果 MPa

表2 作用標準值主梁應(yīng)力計算結(jié)果 MPa

由表2各作用標準值的應(yīng)力結(jié)果可見:恒載對結(jié)構(gòu)應(yīng)力起到?jīng)Q定性的影響，這也正反映了減輕結(jié)構(gòu)自重能給結(jié)構(gòu)受力帶來顯著的改善。恒載對中支點處的應(yīng)力影響較大，當(dāng)靠近跨中附近時其影響程度減弱，溫度梯度荷載和車道荷載的影響逐漸加大。

經(jīng)計算，汽車荷載作用下邊跨跨中、中跨跨中最大下?lián)现捣謩e為2.7 cm、6.3 cm。結(jié)構(gòu)剛度滿足要求。自重條件下的邊跨跨中、中跨跨中最大下?lián)现捣謩e為0.7 cm、7.8 cm。中跨跨中設(shè)置向上11 cm預(yù)拱度，邊跨跨中設(shè)置向上2.1 cm預(yù)拱度。

有以上計算可見，橋梁跨徑較大，但鋼結(jié)構(gòu)本身剛度較大，不需要設(shè)置預(yù)應(yīng)力。因此更簡化了施工工序，加快了施工進度。

2.3 施工注意事項

(1)鋼箱梁在整體模架上完成后再進行切割、分段、吊裝、運輸。鋼箱梁在起吊過程中應(yīng)做到平穩(wěn)、勻速，嚴禁碰撞。起吊還應(yīng)試吊、多點起吊。

(2)在焊接拼接施工時應(yīng)注意拼接點不能出現(xiàn)折角。由于梁的自重下?lián)峡赡軙谄唇狱c的臨時支撐處出現(xiàn)轉(zhuǎn)角，可采取臨時上臺相鄰支點處的梁段或向上頂推節(jié)段跨中處等措施使轉(zhuǎn)角消失后再施焊連接。

(3)鋼梁在吊裝、拼接、橋面板施工等過程中均應(yīng)嚴密監(jiān)測鋼梁的變形情況，防止過大變形、失穩(wěn)破壞等情況的發(fā)生。

3 結(jié)束語

鋼箱梁在大跨連續(xù)梁中充分發(fā)揮了鋼材的力學(xué)性能，具有結(jié)構(gòu)輕、剛度大、臨時支撐少、施工快捷等優(yōu)點。在交通繁忙、凈高受限等因數(shù)制約的路段比較具有競爭力。合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施可以保障結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使結(jié)構(gòu)受力更加合理。

［1］交通部公路規(guī)劃設(shè)計院.公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(JTJ 025-86)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］中鐵大橋勘測設(shè)計院有限公司.鐵路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(TB 10002.2-2005(J461-2005)［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［3］中交公路規(guī)劃設(shè)計院.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］中華人民共和國建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50017-2003)［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

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1008-3383(2012)08-0079-01

2012-02-29

劉學(xué)建(1980-)，男，工程師。