小议立交桥设计

黄国强

摘要:本文结合多年工作经验，例举近期做的某公路立交桥工程的设计，从立交桥设计的规划与设计原则出发，考虑到实际的技术参数和水文地质条件，着重分别详细阐述了桥梁上部、下部及桥面结构的设计，仅供参考。

关键词:立交桥；设计；实例

Abstract: combining with years of work experience, and description of the recent some highway overpass project design, from both the design planning and design principle, considering the actual technical parameters and hydrological, geological conditions are emphatically expounds the bridge at the lower deck, and the design of the structure, only for reference.

Keywords: overpass; Design; example

中图分类号：U448.17 文献标识码：A 文章编号：

立交桥已成为现代化城市的重要标志。城市交通问题是现代城市普遍存在的问题，立交桥作为解决交通拥堵较为有效的手段，广泛应用于高速公路和城市道路中的交通繁地段。但是桥梁的建造必须科学合理，所以对桥梁的设计自然要考虑到工程技术，周边环境及经济等多方面的要求，需要各方面人才通力合作，进行仔细的调查研究，尽量设计出能够满足人们物质和精神双面需求的桥梁结构。

1 立交桥设计规划与设计原则

在立交桥的设计规划中应重点考虑出入交通量、交通组成、设计车速、城市景观、用地范已建工程、拆迁可能性、将来的远景发展等相关因素。本文例举的立交桥设计重点考虑了以下因素:(1)立交范围内地面道路应相互连通，构成网络，疏解沿线地方单位进出交通，组织公共交通；(2)应向空间发展，以节约用地，减少拆迁；(3)满足交叉口交通功能需要，与立交等级、性质、任务和交通量相适应；立交主要道路与次要道主要交通流向与次要交通流向相结合；(4)立交造型美观，与立交所处的地形、地物及环境相适应。

2 主要技术参数与水文地质条件

某立交桥位于城市中心，为五线三层互通式立交桥。底层为地面道路，二层为中环线直行车道。

2.1主要技术参数

设计荷载: 城—B级汽车荷载；地震烈度:按7度地震基本烈度设防；设计车速:V主桥=100km/h，V匝道=50km/h；平面线:R匝道≥65m；桥梁横断面宽度:两条车道匝道桥梁总宽度10.5m；匝道交汇段三车道匝道总宽度14.0m；立交渐变段桥梁总宽度为14.0～30.5m；桥梁最大纵坡＜5％，最大横坡＜6％；排水标准:重现期:la；集水时间:10min，径流系数:1.0；延缓系数:2.0。

2.2水文地质条件

根据桥址处40个钻孔(18个取土孔，22个静力触探孔)资料，地质结构按其成因共分七层，除第一层为人工填土外，其余六层多为粉土或粉质粘土，其中第五层为细砂至中砂，厚15.2～17.9m。

根据各土层剪切波速的实测值，平均值为228m/s，判定场地土为Ⅲ类土。

地下水一般为S04-Na或Cl-Na型水，对砼有一定的侵蚀性。

3桥梁上部结构设计

3.1结构选型

设计立交桥具有交通量大，无断交条件，曲线桥和异型段桥约占全桥面积70%以上等特点，并要求工期短。经过多次优化比选，主跨25m以上的曲线桥和异型段桥采用现浇预应力砼连续箱梁；主跨在25m以下(含25 m)的曲线桥和异型段桥，采用现浇普通钢筋砼连续箱梁；直线段桥则采用预制预应力砼大空心简支板梁，然后设以桥面连接板。

3.2结构计算

箱梁内力按平面杆系有限元程序计算，并采用三维有限元分析程序作验算。通过计算与合理的选择优化使得配置的预应力束与受力特征更趋合理，并减少钢绞线40％以上。

预应力砼构件，基本上按全预应力构件考虑。部分截面按A类受弯构件考虑，恒载时不允许出现拉应力，营运阶段的最大拉应力控制在砼的极限拉应力以内。预应力束与孔道壁的阻系数(u)用0.20，束位置偏差系数(K)用用0.002。

在计算过程中，考虑了支座对箱体的约束效应，内支点负弯矩时，采用0.95的折减系数。

3.2.1 钢筋混凝土箱形连续梁

该类箱梁包括曲线梁及异形梁，梁体分别采用单箱单室、单箱双室及单箱三室截面。跨度18～30m，梁高1.2～1.6m，一般取4孔为一联。最小平面半径R=45m。箱梁顶、底板纵向布置25及32钢筋。

异形梁采用单箱多室处理，外观整洁。对于分离式基础则在顶板上设构造缝以减小横向刚度。防止因基础下沉不均匀引起的箱梁横向相对变位而造成的内力过大、混凝土开裂等不利现象。箱梁结构均采用2m的悬臂翼缘。箱梁的结构分析采用PKPM连续梁计算程序。按施工、运营阶段进行内力及抗裂性能计算并配置普通钢筋；考虑到桥墩台不均匀下沉对梁体产生的不利影响，荷载组合取偏安全的组合，且按相邻墩台相对位移2cm计算。箱梁横向计算时需采用框架结构分析计算方法。

3.2.2预应力混凝土槽梁及空心板梁

槽形梁及板梁跨度为18～30m，简支梁结构。主筋采用冷拉双控Ⅳ级粗钢筋，标准强度为750Mpa，工厂预制，现场架设施工。简支梁结构具有架设速度陡且预制质量好等优点，但在匝道平面曲线复杂的情况下并采用斜梁时，相应墩台坐标计算复杂。在架设时应采用变化铰接缝宽度的方法以形成平面变宽度的匝道线形。

3.3结构措施

根据计算知，在荷载作用下，小半径曲线桥的扭矩比直线桥的扭矩要大，且内外弧支点反力相差也大。为了使内力分布规律更加合理，我们对A匝道桥采取了以下措施:(1)箍筋间距加密至10cm；(2)将中墩单支点向外弧侧预调8～1lcm的偏心距；(3)每联端支点采用强劲的抗扭双支座，且将其间距加大到3.6m，并将端横隔梁加长到与桥同宽。

4 桥梁下部结构设计

4.1盖梁

预应力砼大空心板，采用倒T形盖梁，跨径10.0～12.8m，悬跨比0.34加.37，部分为独柱悬臂长8.1m，盖梁高2.31～2.61m，宽2.5～2.6m，牛腿最小高度l.1m。对于相邻孔主梁跨径不等的盖梁，用支座偏位法来抵衡不平衡弯矩。为了适应弯桥空心板的布置需要。盖梁宽度采用大小头的扇形状。除长度大于17.5m的独柱双悬臂盖梁采用预应力硷结构外，其余均用普通钢筋硅结构。主筋:预应力混凝土结构用15.24mm高强度低松弛钢绞线，普通钢筋混凝土用Ⅱ级钢。盖梁混凝土:预应力混凝土C60，普通钢筋混凝土C40。

4.2墩柱

设计桥最高柱身为14.923m，一般柱高为3～11m。柱身采用倒棱的矩形截面。其尺寸:柱高大于1lm(含1lm)用140×200cm；柱高小于l1m采用110×l50cm，角棱15×l5cm。

柱子主筋采用Ⅱ级钢，配筋率控制在1%以内，柱身混凝土采用C40普通混凝土。

4.3桩基础

基础采用40×40cm的钢筋混凝土打入樁，钢板焊接接头。桩中心最小横向间距1.0，最小纵向间距1.2m。钢筋混凝土承台厚1.5m，根据具体需要在顶、底部铺设受力钢筋网。简支梁结构桩长24m，连续梁考虑不均匀沉降的不利影响，采用桩长30m。

为了确保地下各种管道的安全，根据地形条件还采用了直径0.7～1.5m的钻孔桩，桩长最大40m上述桩底均已进入了暗绿色粉质粘土持力层或草黄色粉质粘土。在墩台计算中，一联上部结构的活载水平制动力及温度力按墩身刚度分配到各墩台，刚度系数考虑橡胶支座剪切变形的影响；墩台还进行了七度地震力的检算。

5 桥面结构设计

桥面铺装层设8cm厚的C40混凝土垫层(预应力连续梁设C40防水混凝土垫层)，并设8钢筋网，间距15cm。垫层之上在负弯矩处涂以防水涂料，上铺设5cm厚沥青混凝土，桥面采用橡胶板式伸缩缝。全桥采用矩形、圆形板式橡胶支座及四氟板式橡胶支座。机动车道两侧均设钢筋混凝土墙上加连续润管的复合式防撞墙，非机动车道桥面两侧设人行栏杆。

6 结语

在道路桥梁设计时，一定要从实际出发，因地制宜的灵活采用各项技术指标，确保线型的均衡性、连续性及与周围环境的协调性。大型跨线桥立交工程应首先做好总体规划设计工作，严格科学地执行。加强施工质量管理外，要从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好耐久性的设计，保证桥下的功能、视距及净空的要求。为做好城市道路桥梁建设贡献自己的力量。

参考文献

[1]GB50220—1995，城市道路交通规划设计规范[S].

[2]CJJ11—2003，城市桥梁设计准则[S].

[3]韩冰.论述桥梁下部结构设计[J].科技资讯,2009,（16）.