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摘要：我国高速公路建设发展的速度越来越快，各地区的路线网络也越发健全，跨越高速公路桥梁的建设也越来越多，而合理的桥梁设计施工无疑成为了建设工程中最为重要的环节。本文将跨高速桥梁的设计施工分为了总体设计、上部设计、下部设计、附属设施设计以及施工组织设计五个内容，全面分析了跨高速桥梁的设计施工方法以及要点。
关键词：上跨既有高速桥梁；设计施工；方法要点
引言
我国交通基础设施日渐完善，高速公路凭借其突出优势，已经成为了交通体系中最为重要的部分之一。现阶段，在我国的南北方，不同气候不同地形的区域均已覆盖上了高速公路，使得各地区的交通网络越发密集，跨高速桥梁也逐渐增多，因此跨高速桥梁的建筑要求也是越来越严格。为了提高跨高速桥梁的建筑质量，首要前提是要真正掌握桥梁的设计施工方法要点。
1 总体设计
1.1 桥梁交叉方式的选择
最佳交叉方式为垂直交叉，如果实际情况必须进行斜交，交叉锐角不应该低于70°，特殊情况下最小为60°。如果桥路交角过小，而桥梁的跨径过大，会大大增加建设成本，危及到行车安全，同时还会大大增加桥梁的施工进程以及后期的完善和养护难度，形成安全隐患。
1.2 车道的预留
按照规划高速宽度预留，如果桥下已经存在加减速车道或是应急车道，也应该预留出拓宽空间，车道的预留会增加桥梁搭建的成本，但是能够有效避免高速扩建时的拆除重建。
1.3 路段的选择
跨高速桥梁建设的路段选择应该保证避开特殊位置，例如交通枢纽、高速服务区以及车辆加减速或紧急停车的地段等等。如果跨高速公路桥梁建设位置与这些地段距离过近，还需要进一步预留桥下空间，从而避免可能出现的改建扩建等情况，这无疑是极大的增加了建造成本。而选在普通路段，桥下空间的预留只需要为高速公路预留出必要的扩建空间即可。
1.4 公路停车视距的考虑
跨高速桥梁的设计应当满足高速公路的停车视距标准，并且要保证停车人员能够准确辨别出前方状况。在急转弯和陡坡路段不适宜进行桥梁的搭建，这会极大影响到行车视距，使得行车安全受到威胁。若是在特殊情况下必须做出视距调整，可以采用增加桥梁的跨径和净高的方式来满足高速公路上的停车视距标准，为行车安全做出必备的保障。
1.5 净高的设计
要保证跨桥范围满足任意点的净高均高于5.5米。高速公路的净高一般为5米，在建设期间要进行综合考虑，将各种因素周全考究，确定净高的具体调整情况，例如，按照公路养护工作的标准，需要进行高速路面的加厚，来提升公路强度；桥梁的上下方存在纵横坡的要对桥下净高最低点进行精确核算；超高车辆的剐蹭会对桥梁的梁板底面形成损害，也需要进行净高增加，从而起到保护桥梁的作用。
1.6 桥梁设计的标高核算
核算桥梁和渡槽桥下的净高时，应该将上下两路的弯度、坡度、角度等数据一并考虑，严格核实跨高速桥梁周围的建筑范围，确定桥下最低点从而准确核算净高。
2 上部设计
2.1 桥型的选择
在桥型的选择上，需要从多方角度综合考虑，一方面要保证桥梁的美感，桥型要简单实用，另一方面要考虑到桥梁造型与周边环境的契合度。跨越既有高速的桥梁，从施工方法上，通常有3种方案。
方案一：高速公路中分带设置桥墩上部可采用小箱梁、T梁等并采用架桥机架设，施工桥墩时通常需要临时封闭部分车道，应该在施工区域设置临时交通安全设施，并进行24小时巡查，保证施工和交通安全。
方案二：高速公路中分带不设置桥墩，主跨采用钢箱梁或钢桁架等一跨跨越高速，上部采用顶推法施工。
方案三：高速公路中分带不设置桥墩，采用三跨砼连续梁、拱桥或斜拉桥等，上部采用转体法施工，对于砼连续梁亦可采用挂篮悬臂浇筑法进行施工，并且要在公路的全宽范围内设置安全防护装置。防护棚下的净高不得低于5米，并要进行相对的安全标示，保证标识的醒目、突出，黑暗环境下要能发光，起到提醒过往车辆的作用，确保交通安全。
2.2 跨径的计算
跨径的计算公式：L 0 =（L有效 +B×cosΦ）/sinΦ
L 0 代表桥墩边缘间的净距，L有效 代表高速公路横断面方面的净宽目标值，B 代表桥墩的墩台长度，Φ代表桥梁中心线与桥下高速中心线的夹角。
桥梁建设时，其位置应该设置在跨高速公路的普通路段，同时要为下方高速拓宽预留出必要的空间，有效跨径大约为50米，跨越角度保证在90-60°之间，跨径在55-80米之间。
如果跨高速桥梁是左右分离式，应错位设置桥墩，以此来规避交角过大而导致的跨径过大问题。按照桥下高速公路的实际情况来确定桥台位置。如果高速公路为路堑类型，并且深度较浅，可以将桥台的位置设置在坡顶处；反之，如果路堑深度较深，就需要在边坡上设置桥台，并且要设置在坡顶位置。
3 下部设计
3.1 基础桩的选择
需要选择好的桥梁基础桩，预防在基坑开始挖掘阶段对高速公路的路基产生影响。
3.2 承台的设计
一般情形下，桥梁的承台顶应该低于高速公路的路面，低于距离保持在1米以上，这样的处理方式主要是将桥下的高速公路拓宽空间考虑进来，承台所承受的压力将增大，可以通过承台顶部的修建路面结构层的方式进行优化，也可在顶部实施绿化。
3.3 桥墩的设计
上跨桥的桥墩应该拥有路基挡土墙的功能。桥下的高速公路若是在扩建，桥墩在路基边坡坡脚之外的位置，直接在桥墩内侧进行填土。
4 附属设施设计
在桥跨上设置防撞等级为SS级的钢筋混凝土防撞墙，同时还要在桥跨上设置防抛网，预防可能掉落的物品散落桥下，从而引发不必要的交通事故。
上跨桥的排水系统应该独立成系，不能将出口设置在高速公路上，从而避免排水造成高速路面的损坏，形成积水，造成交通事故。另外，要重视桥上车辆的污染泄露问题，防止周围河流受到不必要的污染。还要按照规定在施工范围内设置安全防护措施，24小时不间断巡查，保证施工安全进行。
5 具体方案设计
以规划长江东路为例，其中需要跨越S19锡通高速，根据道路总体方案，桥位处分AB线两幅桥跨越S19。另结合高速公路管理公司与建设方的意见，拟定三种跨高速典型方案。
方案一：高速公路中分带设置桥墩，采用2x25+3x25m预应力小箱梁跨越，上部采用架桥机架设。
方案二：高速公路中分带不设置桥墩，采用43.5+50+36.5m三跨钢箱梁主跨一跨跨越，上部采用顶推法施工。
方案三：高速公路中分带不设置桥墩，采用57+85+57m三跨预应力混凝土梁，主跨一跨跨越S19及南侧道路，上部采用转体法施工。
图1 方案一立面图
图2
方案一断面图
方案一，上部结构：25m先张法预应力砼小箱梁梁高140cm，中板宽为240cm，边板宽285cm，全桥共30片25m板梁，其中中板10片，边板20片。
下部结构：桥墩采用直径1.3m的C40砼柱子上接C40混凝土盖梁的形式，基础采用直径1.5mC30砼钻孔灌注桩。桥台为U型桥台桩基础，基础采用直径1.2mC30砼钻孔灌注桩。
施工方法：1）若中分带不是足够的宽，则需封闭高速公路中间两车道，施工高速范围内桩基、柱子、盖梁。2）拆除高速公路施工围挡，恢复通行。3）施工其余桥墩与桥台，同时可以进行小箱梁的预制。4）架设架桥机，设置防坠网，进行箱梁的吊装，吊装顺序先中间后两边，须对称施工；浇筑湿接缝。5）实施桥面铺装、护栏、伸缩缝、防抛网、搭板等。此方案施工时对高速公路通行存在一定的影响，施工期间应进行交通管制，确保安全施工。
图3 方案二立面图
图4 方案二断面图
方案二，上部结构：50m钢箱梁梁高2.0m，采用单箱单室斜腹板截面，顶板宽9m，底板宽3.7m，箱梁悬臂长1.75m。
下部结构：桥墩采用2.2m ×1.8m（横向×纵向）C40混凝土矩形墩，基础形式为4Φ1.2m，承台尺寸为6.25×6.25×2.2（厚）m。桥台为U型桥台，台身采用C40混凝土，基础采用直径1.2mC30砼钻孔灌注桩。
施工方法：1）工厂加工钢箱梁。2）施工桥墩桩基、承台、柱子。3）施工桥台桩基、台身。4）搭设顶推平台、安装道梁，实施顶推主跨范围内钢箱梁。5）拼装其余钢箱梁后，实施桥面铺装、护栏、伸缩缝、防抛网、搭板等。施工期间应进行交通标识等管制，确保安全施工
图5 方案三立面图
方案三施工方法为转体施工法。先施工下部结构，中墩承台先施工3m高做为转体下转盘，在承台中部安设转体设施，浇筑承台上盘混凝土。同时在高速公路两侧沿高速公路方向各自修建一半的桥梁，预留中跨合拢段。临时固结中支座，两侧半桥先后转体，待全部转体到位后，固结承台上下转盘，安装中跨合拢段模板支架、模板、进行现浇，实现中跨合拢。最后安装桥面设施成桥。施工期间特别是合拢段施工时应进行交通管制，确保安全施工
由于本项目情况比较特殊，桥梁分两幅设计，而且两幅桥桥面不在同一高度上，所以方案三的转体施工对于本工程是不合适的，不具备转体的条件，但对于通常一幅桥过高速是合适的，而且近阶段设计的较多。
方案比较：方案一采用预制预应力小箱梁，耐久性经济性较好，施工简易；但高速公路中分带设墩，对高速公路交通有一定影响。由于此方法造价低，在前些年实施较为广泛，在交通量较小的高速上实施较多，但近几年随着高速快速发展，车流量也日渐增多，很多重要的高速管理部门一般不建议在现状高速中分带上设置桥墩。
方案二、三均为一跨跨越高速公路，对高速公路交通影响很小，转体施工的三跨连续梁、顶推施工的整体钢箱梁，景观效果较好；但施工方法较复杂，造价较高；对于钢箱梁需定期防腐养护。
6 结束语
跨高速桥梁在设计施工时，应该从桥梁整体、上部、下部、附属设施、施工组织等方面进行综合设计，使得桥梁的设计和施工能够达到桥梁建设的标准性、适用性以及可靠性。跨高速桥梁的设计应该结合实际情况，合理规划，并与建设施工过程进行有效协调，从而保证跨高速桥梁设计的科学性和实用性。
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论文作者:张秀华
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第25期
论文发表时间:2018/11/27
标签：桥梁论文; 高速公路论文; 桥墩论文; 中分论文; 桥台论文; 方案论文; 净高论文; 《建筑模拟》2018年第25期论文;