浅谈高速公路桥梁变更设计：以伊朗BR-06L/R特大桥为例

2011-02-17张海英苏晓芳

中国科技信息 2011年7期

关键词：主墩悬臂桥墩

张海英苏晓芳

河南纬泽工程咨询有限公司，河南郑州 450016

浅谈高速公路桥梁变更设计：以伊朗BR-06L/R特大桥为例

张海英苏晓芳

河南纬泽工程咨询有限公司，河南郑州 450016

本文主要介绍了伊朗德黑兰北部高速公路BR-06L/R特大桥的概况、技术标准及采用规范，简述了桥梁的自然地理条件，介绍了桥梁的总体设计以及施工重点注意事项。

桥梁；结构体系；变截面现浇连续箱梁

伊朗德黑兰北部高速公路BR-06L/R特大桥位于伊朗德黑兰北部山区，位于9度地震区。高速公路在塔隆河谷与桑干河谷交汇处的上游跨越桑干河谷，以BR-06桥通过。桑干河谷深切，坡岸陡立，谷底到桥面高达80余米。BR-06L/R特大桥原设计跨径89+170+89=348m，鉴于开挖土方量较大、造价较高等原因，经多方研究确定进行变更设计。

一、桥梁设计

1.桥梁方案的确定

原设计主桥采用预应力混凝土连续梁，桥梁中心桩号BK10+152.5，跨径布置为89+170+89=348m。主桥横桥向采用双幅桥布置，桥面宽2×13.1m，桥梁面积9118m2。原桥右幅4’截面箱梁中心处有被交道下穿，桥下净空高2.69～4.26m，需改移道路，净空才能满足使用要求。桥墩及箱梁施工对山体开挖较大，为减小开挖工程量和降低施工对既有道路的干扰，经过前阶段方案设计比选，变更设计采用左右两幅桥分离、错墩布置方式行。为避免地震作用下左右两幅箱梁相互碰撞，左右幅箱梁之间设置不小于2.0m的水平净距。桥梁上部仍采用原施工图设计的预应力混凝土现浇连续梁方案，跨径布置为83+150+86=319m，桥梁长度较原施工图设计缩短29m；桥面宽2×13.1m，桥面面积8358m2。左幅桥桥梁起点桩号（伸缩缝中心）：BLK9+891.5，终点桩号：BLK10+210.5；右幅桥桥梁起点桩号（伸缩缝中心）：BK9+872，终点桩号：BK10+191。桥跨调整后，桥下被交道净空大于5.2m，满足通行要求，同时也较大程度地减少了对山体的开挖。

2.总体布置

跨径布置为83+150+86=319m。上下行分幅布置，标准段箱梁顶面设有2%横坡，以相应道路设计标高为原点分别向左右倾斜，箱梁底板横向保持水平，箱梁腹板左右高度不等形成横坡。根据道路平面线形，桥梁在里海侧的边跨部分进入缓和曲线，左右两幅桥梁分叉。缓和曲线段设置曲线超高，左线桥横坡由2%变化到6.04%，右线桥横坡由2%变化到0.87%。地质报告表明，墩台基础均要求放在新鲜基岩上；应加强施工地质工作，根据桥梁基础现场开挖所揭露的地质情况，复核基础埋置深度。根据总体道路的纵断面设计，本桥箱梁全部在3%纵坡范围。

3.上部结构

上部结构为三跨预应力混凝土变高度连续梁，跨径组合为83+150+86=319m。边跨与中跨之比为0.553～0.573；主墩处梁高9.5m，梁高与主跨之比为1/15.79；边跨直线段和主跨跨中合拢段梁高为3.5m，梁高与主跨之比为1/42.9；梁高按1.8次抛物线变化。

全桥横断面采用两组独立单箱单室箱梁，单幅桥箱梁顶板宽13.1m，底板宽6.5m，顶板挑臂3.3m；箱梁顶板厚度0.28m；底板厚度由主墩顶0.9m变至跨中0.28m，变化规律同梁底变化曲线；腹板厚度由主墩顶1.2m变至0.7m，再由0.7m变至0.6m，再由0.6m变至0.5m，跨中腹板厚度0.5m。

三跨连续梁在两个主墩上用永久支座、临时固结及扇形支架构成两个“T”，用挂篮分段对称悬臂浇注。在落地支架上浇注边跨直线段与边跨合拢段，在吊架上浇注跨中合拢段，墩顶0号、1号节段在扇形支架上浇注，两个“T”各分为18对梁段，悬臂浇注最大梁段重量为1560kN。0号段长2×5m，边跨合拢段长2m，中跨合拢段长2m。

主梁采用三向预应力混凝土连续箱梁结构。预应力均采用真空压浆工艺；纵向预应力设置有顶板束、腹板束、顶、底板合拢束及备用束等。管道成孔采用塑料波纹管；均采用群锚锚固体系；横向预应力采用415.24（15-4），纵向布置间距0.5m，单端整体张拉，管道成孔采用扁形金属波纹管，固定端采用H型锚；竖向预应力采用精轧螺纹粗钢筋JL25（785级）及相应的预应力锚固体系，纵向布置间距0.5m。

4.下部结构

主墩墩柱采用空心薄壁墩，顺桥向宽度5.0～7.52m，横桥向宽度9.0～10.0m，壁厚0.7m，墩顶1.5m范围为实心段。墩柱四角采用R＝0.05m圆倒角。根据总体布置与地形条件，左线1号主墩立柱高度约27.5m，右线1号主墩立柱高度约29.5m ；2号主墩立柱高度约65m。为增强墩身的延性，在墩顶、墩底各1/6柱高区域对箍筋进行了加密。抗震结构的箍筋末端做成135°的弯钩，且弯钩平直段长度大于箍筋直径的10倍。

根据桥墩处地质情况，1号桥墩处设置扩大基础，基础厚2×2.0m，基底平面尺寸12.5×15.0m；2号桥墩采用钻孔灌注桩基础，承台厚度3.5m，承台平面尺寸为14.6×14.6m，为减少承台施工对山体开挖，承台在平行于路线的基础上整体旋转45°；桥墩基础采用群桩基础，桩径2.20m，一个承台下设9根，桩间距为5.5m，按嵌岩桩设计。为加强基底的抗震稳定性，在1号桥墩基础底设置了抗拉锚杆，锚杆长4.0m，同时要求地基开挖时预留部分石笋伸入基底垫层中。根据地质报告，承台基础直接放在新鲜基岩上。

根据总体布置与地形条件，桥台位于岩坡上。桥台采用群桩基础。为满足抗震稳定性要求及抵抗桥台阻力器在地震作用下产生的水平拉力，桥台采用大直径钻孔桩，桩径2.20m。一个承台下设4根。基桩按嵌岩桩设计。

5.结构分析

内力计算采用平面杆系有限元程序，荷载横向分配系数采用钢接板（梁）法计算，并用梁格法进行验算。桥面板计算按单向板和悬臂板计算。

二、施工重点

1.上部结构施工

连续梁采用悬臂浇筑法施工，先边跨合拢，再中跨合拢的施工顺序，详见桥梁指导性施工顺序图。施工单位应根据设计的指导意见，编制详细的施工方案。

2.连续梁施工要求

在0＃段施工方面，为确保墩顶段施工的质量，应在人孔、预应力管道及钢筋密集处注意砼的密实度。由于墩顶横梁较厚，施工时应采取措施加强养护，以防止由于水化热对砼产生不利的影响。

在悬臂浇筑段施工方面，在墩顶段砼浇筑后张拉0＃节段横向预应力束，纵向预应力束，竖向及横梁上预应力筋，并进行墩梁临时固结，然后在0＃段上对称于桥墩拼装挂篮，利用挂篮逐段悬臂浇筑各节段砼，各节段接头处应严格按照施工缝处理，凿毛砼表面，露出石子并清洗干净。在此阶段中，应按施工图准确布设钢束管道(包括纵向、横向和竖向)和钢筋，管道位置必须准确定位。钢束张拉后及时压浆。各节段浇筑时，箱梁的标高应采用施工控制标高值，在接近合拢段时可对两端的实际变形量予以酌情调整，使合拢段两侧的高差不大于20mm，相对轴线偏差不大于10mm。箱梁上设通气孔、泄水孔，采用塑料管等耐腐蚀管材成孔，通气孔应向箱梁外侧倾斜i=1%并应防止混凝土浇捣过程中管道移位与变形。管道周围的钢筋应适当侧弯，以满足钢筋的净保护层不小于30mm的要求。

在边跨、中跨合拢段施工方面，施工单位应将合拢段施工视为本桥施工的关键技术环节，并将边孔、中跨合拢作专题研究，对混凝土配合比、合拢段内加强措施、合拢段连续梁张拉及纵向临时固接释放时机等关键工艺，提出详细实施细则，事先做好施工组织设计，并经监理等部门同意后方可实施。

3.施工控制

连续梁施工为对称逐段悬臂浇筑施工，先边跨合拢，再中跨合拢，最终形成连续体系，存在结构体系的转换。在施工过程中，由于结构的多项参数、线型与设计值有一定的差异。为此需要通过对施工进行控制的方法，达到既要确保施工过程中结构的安全可靠，又要保证连续梁成桥后的线型和结构受力满足运营要求，并符合设计期望值的基本目的。