深圳市东部过境高速大跨径连续钢箱梁桥设计

刘学建

(深圳市综合交通设计研究院)

深圳市东部过境高速大跨径连续钢箱梁桥设计

刘学建

(深圳市综合交通设计研究院)

以深圳市东部过境高速公路跨厦深铁路桥为例，基于连续钢箱梁桥的结构特点，系统地论述了结构的选型、尺寸拟定、计算分析、钢结构制作及施工等方面的内容。分析了影响结构受力的主要因素，提出了具体的构造措施，供同类工程参考。

连续钢箱梁;计算分析;构造措施

1 工程概况

深圳市东部过境高速公路是深圳市干线路网规划“七横十三纵”中高速公路网的重要组成部分。路线基本为南北走向，本项目起点设于莲塘水厂处，终点接入现况深汕、惠盐高速公路的金钱坳立交，路线全长31 km。深圳市东部过境高速公路在K29+700处跨越厦深铁路(铁桩号为K473+366)，斜交角度为75°。该处跨线桥平面基本处在直线段。

2 设计要点

2.1 结构选型

主跨桥桥下有东深供水隧道、厦深高铁、高压天然气管道等构造物。为减少对桥下构造物的影响，主跨桥设置跨径组合为48 m+75 m+48 m的变截面连续梁桥。

初步设计对跨厦深铁路桥采用悬臂现浇预应力箱梁、钢-混凝土组合梁桥和钢箱梁桥三种桥型进行对比分析。结构的选型主要考虑以下制约因素:

(1)由于桥梁与东深供水隧道交角较小，下部结构采用门架式桥墩，上部结构自重太大会造成下部结构设计困难。

(2)为配合铁路施工，减少施工对铁路影响，上部结构施工时间非常紧张，必须做到便捷、快速。

(3)由于桥位处于高铁坪山站进出口位置，为满足铁路净空要求，现浇满堂支架及悬臂现浇支架均的施工比较困难。

综合考虑到以上影响因素，最终确定以钢-混凝土组合梁桥作为施工图设计的推荐方案。

2.2 结构计算分析

本次设计参照现行《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》、《铁路桥梁钢结构设计规范》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》等规范进行设计。结构的计算采用的是弹性设计方法即容许应力法。对于钢结构，弹性设计的主要计算内容是截面应力和变形，以确保结构的截面强度、刚度及稳定性，其中，截面应力计算是最核心的内容。

本桥主梁设计主要计算了各作用组合值效应以及活载(车道荷载)、恒载(包括自重及二期恒载)、温度梯度等作用的标准值效应。作用组合值效应详见表1。

由表1作用组合计算结果可见:计算结果满足规范要求。

各作用标准值效应详见表2。

表1 作用组合值主梁应力计算结果 MPa

表2 作用标准值主梁应力计算结果 MPa

由表2各作用标准值的应力结果可见:恒载对结构应力起到决定性的影响，这也正反映了减轻结构自重能给结构受力带来显著的改善。恒载对中支点处的应力影响较大，当靠近跨中附近时其影响程度减弱，温度梯度荷载和车道荷载的影响逐渐加大。

经计算，汽车荷载作用下边跨跨中、中跨跨中最大下挠值分别为2.7 cm、6.3 cm。结构刚度满足要求。自重条件下的边跨跨中、中跨跨中最大下挠值分别为0.7 cm、7.8 cm。中跨跨中设置向上11 cm预拱度，边跨跨中设置向上2.1 cm预拱度。

有以上计算可见，桥梁跨径较大，但钢结构本身刚度较大，不需要设置预应力。因此更简化了施工工序，加快了施工进度。

2.3 施工注意事项

(1)钢箱梁在整体模架上完成后再进行切割、分段、吊装、运输。钢箱梁在起吊过程中应做到平稳、匀速，严禁碰撞。起吊还应试吊、多点起吊。

(2)在焊接拼接施工时应注意拼接点不能出现折角。由于梁的自重下挠可能会在拼接点的临时支撑处出现转角，可采取临时上台相邻支点处的梁段或向上顶推节段跨中处等措施使转角消失后再施焊连接。

(3)钢梁在吊装、拼接、桥面板施工等过程中均应严密监测钢梁的变形情况，防止过大变形、失稳破坏等情况的发生。

3 结束语

钢箱梁在大跨连续梁中充分发挥了钢材的力学性能，具有结构轻、刚度大、临时支撑少、施工快捷等优点。在交通繁忙、净高受限等因数制约的路段比较具有竞争力。合理的结构构造措施可以保障结构的整体稳定性，使结构受力更加合理。

［1］交通部公路规划设计院.公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］中铁大桥勘测设计院有限公司.铁路桥梁结构设计规范(TB 10002.2-2005(J461-2005)［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［3］中交公路规划设计院.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］中华人民共和国建设部.钢结构设计规范(GB 50017-2003)［S］.北京:中国计划出版社，2003.

U442

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1008-3383(2012)08-0079-01

2012-02-29

刘学建(1980-)，男，工程师。