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1、第 1 页 高速公路跨天桥设计论文 特征码 jPsUpDdzPTdyuKbylJqq 摘要：综合高速公路上跨天桥的特点，结合长益公路介绍了全 线上跨天桥设计方案的选取、结构特点及整体效果。 一、前言 随着社会经济的发展，作为国家现代化水平标志之一的高 速公路建设，近年来发展极为迅速。基于高速公路行车交通控 制全封闭的特点，各种上跨、下穿立交桥在高速公路建设中被 大量采用，此类桥载重不大（一般为 H-10、H-15） ，桥面不宽， 但其数量较多，特别是处于丘陵区的湖南，各类上跨机耕道、 乡道及人行天桥数量较多。仅长益路 71.51 公里地段此种上跨 天桥就有 43 座，为能使天桥与地势巧妙的结合
2、，美观得体、造 价低、方便施工，业主与设计单位密切配合，针对每座桥所处 位置进行多种方案的研究探讨，最终选定最佳方案。本文就天 桥方案的选取及其工程特点作一简介。 第 2 页 二、天桥方案选取原则 根据高速公路上跨天桥的特点，并结合长常高速公路长益 段的应用情况，可归纳出上跨天桥方案的选取主要应考虑的几 项原则如下： 1. 因地制宜充分考虑地形。 长益公路地处丘陵区，天桥绝大部分设在切方地段。天桥 的建筑高度选取除保证必要的桥下净空外，还需结合地形以减 少桥头接线切方或填方量，最终达到经济实用的目的。如桥两 端地势较低，主要采用梁式桥；略高则主要采用中承式拱肋桥； 更高则宜采用斜腿刚构、双向坡
3、拱、拱等型式。 2. 合理选取桥跨后续施工配合 目前，高速公路路面施工多采用大型摊铺机，而路面施工 一般后于天桥施工，以往为减小跨径、降低截面高度采用加中 墩的桥梁，使摊铺机的通行受阻，直接影响路面施工进度。也 对通车运营阶段安全行车伏有隐患。故在方案选取时，尽量少 用设中墩桥梁，即使设置，其中墩尺寸也宜取较小值。 第 3 页 3. 在结构合理、施工方便的前提下，尽量使桥型美观大方， 桥型多样化，体现时代气息，并在主体工程验收后进行适当的 淡色装饰。 高速公路因线型较好、路面宽阔平顺，而致行车单调乏味， 司乘人员易于疲劳。而司机视野内的空间感觉对行车安全、舒 适起很大作用。为能创造较舒适的行车
4、环境，除适量的绿化点 缀外，各种天桥的美观得体、桥型的差异、色彩的变换，与环 境的协调搭配更能对高速行车中的司乘人员以美的享受。因此， 在结构合理，施工方便的前提下，应尽量使桥型美观大方，多 样化，以体现时代气息，并在主体工程验收后进行适当的淡色 装饰，可大大提高行车安全及舒适感以提高高速公路的社会效 益和经济效益。 4. 实用经济、造价合理 在桥型的选择时，一方面从“轻型”着手，以减少圬工体 积；一方面不攀高用料。因此，长益路上跨天桥主要采用钢筋 砼结构，全线 43 座天桥中仅在两个服务区中行人天桥的上部结 构采用了钢结构。 三、上跨天桥的应用 第 4 页 根据以上选用方案的基本原则，我们在
5、全线 43 座上跨天桥 的设计中采用了 8 种以上的拱梁式钢筋砼上部结构及两种钢结 构上部构造型式，其设计特点与建成后的整体效果分别概述如 下： 1. 钢筋砼斜腿刚构桥 上部构造整体受力，多次超静定结构，整体现浇施工。上 部全长 48m，中跨 25.8m，两斜腿支承点，间距 33.8m，主梁呈 变高形，桥面至桥下路面顶高差 6.89m.构件的简单，断面的 变化及与地形的充分结合，使人感到整体的美观和谐，同时， 该桥开口断面施工方便，模板支撑容易，可重复使用，且造价 也较其它桥型低，因此该桥型采用的座数为上跨天桥之冠。但 由于开口断面，下缘承拉较弱，为使受力更加合理及桥型更加 轻巧美观，今后的设
6、计中在充分考虑施工难易程度的前提下， 可考虑采用整体箱型截面。 2. 带拱上板式立柱、拱上实心连续板及主拱为实心板式的 钢筋砼拱桥。 本桥为传统式拱桥类型，但由于拱上采用薄壁板式结构， 第 5 页 且主拱川增加侧向悬臂线条，使之外形轻巧、美观，大方、得 体。又因其建筑较高（桥下路面以至桥面高 7.98m） ，故高切方 处设置此种桥型较易。但拱式结构的特点是两个桥台体积较大， 造价较高，因此在日后的设计中，如地基情况允许，设置分离 式基础，可适当降低造价。本桥型施工方面较易，模板简单， 操作容易。该桥型也是采用较多的一种桥型，全线共有 8 座。 3. 普通钢筋砼板拱桥带拱上预应力空心板桥 本桥型
7、拱上全长 47.76m，主拱净跨 38.00m，建筑高度 7.88m，拱度 1/8，为使桥型轻巧，减少主拱川宽度，采用了使 拱上侧悬臂增加正面线条，同时拱上 16.41m 长度内不设拱上立 柱，而设置纵向预应力钢筋的方案，但又为避免在空心板中施 加的预应力对主拱川产生附加应力，故将空习板与主拱圈接头 处断开，使空心板部份成为简单的简支梁式结构。由于减少了 拱上立柱，使人视野更加开阔，从而更利于行车安全。但此种 桥型与其他桥型相比，造价较高，且施工工艺要求略高，故全 线仅设一座。 4. 普通钢筋砼板拱带拱上空心板坡拱桥 此桥属第三种桥型的改进，为结合路侧地形，避免接线填 第 6 页 方，特将两侧
8、拱上建筑设计呈坡形，跨中建筑高度为 7.53m， 而主桥台部份可减小至 5.67m，从而减少了第三种桥 型拱上预应力，简化了施工，降低了造价，也使拱上空腹部份 空心板长度减至 11.135m，且桥型同样轻巧，更能突出与地形 的充分结合，造价也较第三种桥型节省约 29%，故本路段此桥 型共设置 8 座，属采用较多的一种。 5. 普通钢筋混凝土 T 型刚构桥 本桥型上部全长 48m，跨中设置薄壁中墩，为节省造价， 主梁为空心变截面。建筑高度为各桥型最低（路面至桥面为 7.07m） ，适合较少切方地段。墩台圬工体积小，因之造价较低， 但空心梁的内部模板难以回收利用。此桥型外观轻盈，是一种 较理想的桥
9、型，所以本路上使用也较多（共 5 座） ，其造价与第 一种桥型相当。 6. 预应力钢筋砼三跨连续梁桥 三跨预应力钢筋砼梁桥在路线共设置了二座，主梁呈箱型 断面，梁高 1.48m，桥面宽 7.00m，设计荷截 H-10，桥面距上 跨路面高差 6.7m，桥总长 58.00m，中间跨 320m，由于两端接 第 7 页 线较低，采用此种桥型为宜。中墩直径 1.20m，均位于所跨主 线边沟外测。为避免跨中产生较大弯矩，则边跨较长。此桥箱 梁断面较高，显得笨重，但箱内约有 1.20m 高空间，故施工较 容易，模板可重复使用。 7. 预应力钢筋砼两跨连续梁 本桥用于互通匝道上，桥总宽 19m，桥台不分离，桥
10、墩及 上部分离，分别宽 7.75m、11.25m，上部构造梁长 228.10m， 中墩采用薄壁钢筋混凝土中墩。为便于桥下路面施工摊铺机行 走，墩厚仅 0.70m.桥面至所跨路面高差 7.07m，梁取用了较低 的断面，从而减少了匝道的土方量，降低了造价。桥型布置合 理，总体美观协调。 8. 普通钢筋混凝土三跨连续梁桥 此桥地处互通立交中，上跨主线及匝道，桥长 27.0+24.0+27.0=78.0m，宽 3.0m 桥跨的布置一方面考虑中国古 建筑特色中的均衡对称，一方面又考虑了对所跨主行车道及不 对称的加减行车道无影响，进行了多个不同方案比较，最终选 取中跨跨小而两边跨对称加大的方案，从效果看是
11、合适的。 第 8 页 此桥的第二个特点是断面型式的取用：基于本桥较窄（全 宽 3.0m） ，如采用箱型截面施工难度大，故采用 T 型截面，同 时采用变高，使全桥立面线条较多，显得活泼、轻盈、虽然其 中一个边跨有加长，但此桥正处互通始端，使视野更为辽阔， 整个互通尽收眼底。 此种桥型全线有两座，另一座系设在进入收费站之后的匝 道上，跨径略小，中跨大，两个边跨主要跨切方边坡，并起平 衡作用。 9. 中承式钢筋混凝土肋拱桥 本桥地处长沙市郊，长益路与老路相交主线下穿，为保证 桥下净空，减少接线土方量，桥面至主线路面高差仅 6.40m， 故采用中承拱结构。本桥桥长 50.0m，桥面宽 12.0m，两条肋对 称设置，肋宽 0.80m，截面呈 I 型，系杆间距 4.0m，采用精制 螺纹钢外套不锈钢套管，柔性板式装配桥面。此桥外型美观、 线条突出，主体完工后又进行了适当的涂料装饰，远观如一道 绚丽的彩虹悬于天际，使人心旷神怡，倍感轻松愉快，更显示 了将要进入都市之繁华景象，为进入长沙市的第一景。 第 9 页