张晓婧
（四川公路桥梁建设集团勘察设计分公司，成都，610031）
【摘 要】针对高速公路上常见的互通加宽桥梁，本文从结构选型到主梁布置两个主要方面进行分析，总结此类桥梁常用的设计方法，并结合具体的工程实例加以说明，以供同类型桥梁设计参考。
【关键词】互通；加宽；桥梁
引言
近年来，随着高速公路的快速发展，涌现出各种异形桥梁。其中以加宽、变宽桥梁居多，尤其是在枢纽互通式范围内，因其具有长度短、曲线半径小、各种交通流线交叉，结构形式复杂，最常见的喇叭形互通中主线与匝道想接时需要设置加减速车道，当主线桥梁进入变速车道段或过渡段时便呈现加宽、变宽趋势。如何使桥梁做到简化设计，方便施工的同时又能契合路面加宽线形，就成了设计上的一个难点。本文就从上部结构选型和主梁布置两个方面总结互通加宽桥梁的设计方法，再结合江津（渝黔界）经习水至古蔺（黔川界）高速公路一碗水互通中的下溪大桥加以说明。
1．结构选型
1.1现浇箱梁：互通中上部结构选型受孔跨布置及线形控制，对于非标准跨径的加宽桥梁，采用传统的预制梁拼装，调整湿接缝宽度拟合不出与路基平顺衔接的加宽桥，此时可采用整体现浇箱梁。通过调整上翼缘的悬臂长度来满足桥梁宽度的变化，使得线形更加流畅。视觉上与整体协调，外形美观；结构上整体性好、抗扭刚度大、受力性好；设计上采用成熟的梁格法进行空间有限元分析，满足设计精度。然互通加宽桥梁在匝道分叉节点处，构造处理烦琐复杂；施工上异性模板加工周期长，施工进度慢；采用满堂支架施工，支架用量大，造价高。故现浇箱梁的设计应用具有一定的局限性，在对景观要求高或是需要特殊设计时才具有优势。
1.2预制梁拼装：互通中的变速车道段，加宽值常为一次元渐变值，路边线位于缓和曲线上。对于标准跨径加宽桥梁，可采用预制梁拼装。此时为适应公路平面线形，在加宽值较小的情况下：①按等宽度桥梁布置，调整防撞护栏的位置满足线形变宽。这样设计简化了上部结构的施工，却也使护栏以外多伸出梁一部分梁板结构，影响桥梁的美观，当多出的梁板面积较大时，就显得浪费；另外，由于防撞护栏位置与梁端部的偏离，需要提前在梁板结构相对位置上预埋护栏底座钢筋。②线形的加宽，也可通过调整湿接缝的宽度及边梁悬臂长度来满足，在实际设计中，梁片数、湿接缝宽度及边梁悬臂长度都会使梁距计算变得复杂，所以要准确分析各影响因素，以适应不同桥面宽度。故互通加宽桥梁采用预制梁板能简化主梁的设计，但需要对其进行合理布设才能满足加宽要求。
2．结构布梁
布梁通常相对曲线桥而言，对于互通中的曲线加宽桥，当上部结构采用预制梁（板）时需要通过合理的布梁，来满足平面线形及结构受力要求，从而加快施工进度，降低施工难度。
2.1弯桥直做：对于内外弧差不大时可采用弯桥直做法，按经线法和平分中矢法布梁。中矢<10cm，以路线全幅中心线上两桥台连线作为桥跨轴线，将曲线桥转化为直线桥； 10cm<中矢<20cm时采用平分中矢法，将路线全幅中心线上2桥台中心连线偏移1/2中矢作为桥跨轴线，将曲线桥转化为直线桥，曲线加宽线性由护栏调节。
2.2折线布梁：对于内外弧差较大时可采用墩台径向布置，即保持墩台中心线与路中心线交点的切线夹角成一个固定值，这样每孔的布梁是完全相同的（位于圆曲线内时），但每孔之内的每块板长不同，且每块板两端的斜角不一样，当梁长变化幅度较小，施工时可按等长度预制，通过调整封锚端或现浇横梁的厚度实现梁长变化。若梁长变化幅度较大则需按实际梁长预制。基线偏移有两种：①相对于墩台中心连线偏置，偏置基线为直线，②相对于路线中心线偏置，偏置基线为曲线。布梁时根据墩台盖梁处的路面宽度计算出梁片数及湿接缝的宽度，按照每片主梁的宽度偏置基线与盖梁中心线相交，再连接前后两盖梁上的交点得到各片主梁中心线。路面线形的加宽由湿接缝宽度的变化来调节。
3．工程实例
下溪大桥位于一碗水互通范围内，该互通设于温水镇，是江津至习水高速公路与“一横”交叉设置的枢纽，考虑到东向延伸的温水~新站~正安段也已开展前期研究，本互通将正习主线路基及桥梁拼宽，部分匝道利用正安至习水主线桥梁上跨。下溪大桥就是利用互通加宽区分线与A匝道相接，桥址中心桩号K41+207.2，桥梁全长363.0m，共分3联，即（1X30m+4X40m+3X40m）。上部结构采用预应力混凝土（后张）T梁，先简支后结构连续，其中第1、2联路面净宽均为11m，第3联为互通变宽区，6号桥墩处于与A匝道相接处，最大桥高38m。路面净宽由22.13m渐变为16.14m。下图一为第3联的桥孔平面布置图，左侧位于R=1500m,Ls=170m的缓和曲线上。
图一 第3联桥孔平面布置图
3.1主梁选择：该桥第3联虽位于互通加宽区，但是40m桥跨为常规跨径。设计从工程可行性、施工工艺和工期等方面进行比较优先采用预制T梁。预制T梁就需要足够宽阔的预制场地，而本桥恰位于温水镇，交通较方便，能够快速运进机具材料，桥位处地形平坦，有利于机械堆放安装；工艺上，采用预制T梁，施工技术成熟，风险较低，施工期间受天气影响较小，养护更好，质量能得到保障；工期上，在下部结构进行现浇时，可进行T梁的预制，有效节约时间，缩短工期。
若采用现浇箱梁于该桥第3联而言的是不足的。首先，该联中7号墩墩高达到38m：而箱梁现浇需要搭设支架。在墩高高，跨径大，路面宽的情况下，对满堂支架的耗材就多，造价相对较高；施工工艺上，如此大体积混凝土箱梁施工，混凝土的水化热会造成结构表面的蜂窝麻面，表观微裂纹等。故在景观要求不高的情况下，选择现浇箱梁不具备优势。
3.2布梁方式：采用手动布梁，以线路中线为基线，由内向外布板。因全桥为先简支后结构连续，故该联每孔的梁片数要一致，由图一6号墩横断面宽22.13m，9号台为16.14m，宽度差值达6m。若要将这6m的差值分散到每块板上，每块板都需要进行特殊设计。为简化设计，在保证结构合理的前提下，控制湿接缝宽度范围为30~120cm，从而确定6号墩的横断面尺寸为：235(边板)+6×170(中板)+7×103(湿接缝)+235(边板)=2211cm；7号墩的横断面尺寸为205(边板)+6×170(中板)+7×83(湿接缝)+205(边板)=2011cm；8号墩的横断面尺寸为205(边板)+6×170(中板)+7×55(湿接缝)+205(边板)=1815cm；9号台的横断面尺寸为170(边板)+6×170(中板)+7×36(湿接缝) +170(边板)=1612cm；中板个数为6，湿接缝个数均为7。确定好各个横断面上的尺寸后，再按照每片主梁的宽度偏置基线，定位出其与墩台盖梁中心线的交点，连接前后两盖梁上的交点即为每片梁的中心线。由此得到的每孔主梁中线与相邻孔的主梁中线存在微小的折角，但不影响结构连续。第3联的主梁布置图及主梁的参数如下：
图二 第3联主梁平面布置图
表一 第3联主梁参数表
从上表可知每孔的主梁首尾夹角均不相同，但是夹角与90°的标准梁相差都小于3°，可按40m的标准T梁进行预制，调整封锚端来满足斜角要求；主梁长度也不尽相同，但各片主梁最大差值不足5cm，考虑到该桥为结构连续T梁，本身预留了部分现浇连续段，故可采用统一梁长预制，调整现浇段的长度以满足各片梁的实际长度。最终第七、八、九孔梁分别按39.5m 、39.2m、 39.5m进行预制。从图二可知，路面的加宽值较大，但是主梁的布置满足了每孔梁的湿接缝宽度一致，由此大大简化了上部结构的设计又满足了互通加宽的线形要求。
4．结语
互通加宽桥的设计较为复杂，若互通内对景观要求较高或孔径布置为非标准跨径需特殊设计时，推荐采用现浇箱梁；若采用传统预制梁拼装，则务必选择合理的布梁方式。结合一碗水互通中下溪大桥工程，从结构选型到主梁布梁均力求在简化设计的同时又使桥梁线形与路面线形相吻合，为今后类似项目的桥梁设计提供有益参考。
参考文献：
[1]檀惠容 秦志军 浅谈路基渐变段中小桥变宽设计[J] 山西交通科技 2004.1
[2]张彦 王永恒 浅谈变宽桥梁的设计 现代交通技术 2008.03
[3]倪丹 高军 浅析斜弯桥的布梁设计 中小企业管理与科技
[4]陈晨 刘洋亿 曲线桥梁的自动布梁方案设计研究[J] 交通科技 2010.6
论文作者:张晓婧
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年11月供稿
论文发表时间:2016/1/27
标签：桥梁论文; 结构论文; 线形论文; 宽度论文; 曲线论文; 中心线论文; 基线论文; 《工程建设标准化》2015年11月供稿论文;