桥梁80型伸缩缝尺寸(互通立交匝道桥梁设计研究)

Posted 2023-05-30

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桥梁80型伸缩缝尺寸(互通立交匝道桥梁设计研究)

林宝珠

福建省交通规划设计院有限公司

摘要：基于某高速公路互通立交的桥型方案设计，提出了无支座、无伸缩缝桥梁设计理念，并结合景观要求，对桥型方案的单独设计和系统设计进行分析，提出可能出现的问题与相应的技术对策，以确保枢纽互通立交桥梁桥型设计方案的合理性，为同类工程提供参考。

关键词：互通立交;景观桥梁;无支座;无伸缩缝;

1 概述

“一个城市如果有成功的立交桥衬托，那么它们就托起了一个城市的现代文明和建筑景观”。

互通式立交是现代城市交通系统的重要构成要素之一，其形成的景观是城市的门户。互通立交既有平行又有交叉，而且匝道的数量较多，因此，匝道桥的布置十分重要，需要在单独设计的基础上做好系统设计，保证桥型方案设计的合理性与可行性，合理的桥梁形式不仅提高行车舒适度，还能为互通景观锦上添花。

2 工程概况

本案例的匝道桥位于同三高速公路福建境内漳诏高速公路的赵家堡互通，立交主线长1.05 km, 采用单喇叭形式。本工程共有3座桥，其中A匝道桥长304.95 m, 桥梁下部采用Y型墩，墩梁固结体系；上部结构为现浇预应力混凝土双箱梁，跨径设计以20 m为主，下部墩高5～8 m, 桥梁共分4联，每联3～4孔连续刚构。双波鱼腹式梁设计在福建省尚属首例，曲面变化多端，具有很好的景观效果。

3 历史文化背景分析

赵家堡是一座由皇族后裔修建的城堡，位于漳州漳浦县湖西乡；是宋朝灭亡后，赵家皇族后裔在元兵追杀下隐姓埋名，立意聚族而居的建筑群；是赵氏后人与遥远祖先心灵沟通的物质载体。城堡仿北宋京城汴京(开封)式样修建，是南宋末年皇族闽冲郡王赵若和(宋太祖赵匡胤之弟赵匡美的第10世孙)流亡避难隐居的一个古城堡；是福建省现存唯一的王族建居的城堡，见图1。

图1 赵家堡风光下载原图

作为环境的一种相互延伸、相互渗透、相互补充的整体，景观桥梁应做到造型独特、风格高雅，在工程技术方案的基础上，经过对赵家堡互通周边环境调查分析及历史文化背景分析后，针对现场实际情况，提出了景观设计的基本原则，确定互通立交桥梁总体景观定位，从多方位、多角度展示赵家堡风光，将桥梁建筑美学与工程美学结合设计，使再造景观与自然景观和谐统一。

“完璧楼”是赵家堡的核心建筑，取名“完璧归赵”之意，与远处青山遥遥在望，从“完璧楼”的天井仰望夜空，那一弯明月，给古老的城堡更添一层神秘、幽远的沧桑感，也给主梁外观设计提供了思路。

4 景观工程定位及运用

互通立交桥及周围的山岭、坡地、河流以及千变万化的植被，本身就已经构成一道美丽的风景线，体现着一种自然的美与和谐。

为把赵家堡互通立交建设成为集功能性、观赏性于一体的综合体系，在结合人文、地理特点及地方特色的基础上，提出了“蔓延、圆润”的总体景观设计方针，具体表现如下。

桥梁由双向匝道桥变化到单向匝道桥，平面线形流畅、桥型蜿蜒曲折。桥梁上部结构由双波鱼腹式梁分叉为单波鱼腹式梁，双波鱼腹式梁配Y形墩过渡到单波鱼腹式配单柱方形墩，墩梁固结，上下部结构浑然一体。上部箱梁轮廓呈浑园的曲面，随着桥梁平面弯曲跌宕起伏。下部构造Y形墩构造，设计采用柔和的弧形倒角；单柱方形墩构造尺寸自上而下缓缓加大。桥墩外轮廓流畅，结构轻巧，通透性良好。因此，上下部结构刚柔相济，相得益彰。

桥梁建筑在各部位相对尺寸之间、长宽高各维度之间、实体和净孔之间、封闭面和敞开面之间、光影所营造的明暗之间，都传递着均衡的美，近乎艺术讲究的黄金分割，使桥梁在各个空间中尽显和谐，宛如含笑美人迎送游人，为景点增色不少，见图2。

图2 赵家堡互通式立交桥梁实景下载原图

5 桥梁设计理念

在做到造型优美的同时，设计应兼顾行车舒适和维护成本低。常规桥梁均设置有支座及伸缩缝，以使桥梁受力更明确、变形协调。但支座、伸缩缝长期暴露于大气环境中容易被侵蚀，同时受车辆荷载、温度力及其他环境因素影响，需要频繁的养护维修。随着我国经济社会的不断发展，高速公路网日益密集，各高速公路间的交通转换需求愈加强烈，而桥梁支座、伸缩缝的养护维修需要中断交通或变道交通，影响了交通行业的社会效益与经济效益。再者，作为景区范围的公路，对桥梁景观要求较高，选择的桥梁形式应与生态环境、自然风光协调统一，无支座、无伸缩缝桥梁立面简洁美观。鉴于此，提出了无支座、无伸缩缝桥梁设计理念。

6桥梁结构设计

6.1结构体系设计

从总体设计理念出发，桥梁结构选用墩梁固结体系。为使桥梁获得轻巧美观的构造比例，上部跨径设计以20 m为主，下部墩高5～8 m,桥梁共分4联，每联3～4孔连续刚构。设置成边墩亦刚构的结构形式，免去设置支座及伸缩缝的种种弊端，尤其是解决了弯坡桥设置支座后出现的诸多问题。“最好的支座是没有支座”、“最好的伸缩缝是没有伸缩缝”在这里得以践行。

6.2结构力学设计

矮墩连续刚构，桥梁次内力较大，解决桥梁受力问题也是本桥设计的重难点，本次设计主要从以下3个方面进行优化。

(1)大头小尾。

Y墩横向受力较为复杂，岔开部位为受力控制点，本桥结合计算设置合理渐变宽度，自下而上逐渐减小尺寸宽度，保证受力满足规范的同时，让桥墩外形更加轻盈，见图3。

图3 Y型墩构造图示下载原图

(2)刚柔并济。

由于边墩受温度力影响，纵向变形相对中墩更大，因此，设计上通过减小边墩尺寸以减小其刚度，以适应桥梁纵向变形，优化桥梁整体受力。

(3)曲面变换均衡。

横梁受力为弯、扭、剪耦合作用，受力复杂，经反复计算对比确定在横桥向中部加深尺寸，厚度由50 cm过渡为82 cm,以优化横梁受力，见图4和图5。

图4 横梁构造图一下载原图

图5 横梁构造图二下载原图

7 优缺点

互通立交桥梁设计选型比较多，以预制梁与现浇梁为主。预制梁主要有T型梁、空心板梁、小箱梁；现浇梁主要有空心板梁、箱梁等。不同的场景可以选用适合的类型，各有优缺点。从美观方面考虑，现浇连续梁比较简洁，与环境协调性比较高。本次互通立交桥梁设计具有以下优点。

(1)建筑造型简洁美观。

本次设计将自然环境、人文环境、桥梁造型与结构形式有机结合，确保在造型设计与外部环境、受力形式的高度协调。

(2)行车舒适度高。

由于取消了伸缩缝，保持了路面连续性，提高路面平整性，增加了行车舒适感。也避免传统的伸缩缝由于路面不平，车辆经过时再次的冲击性损坏。

(3)养护维修费用低。

无缝伸缩缝、无支座的结构不会由于水的侵入对设施形成损坏，彻底解决了伸缩量问题、冬天抗裂问题和夏日防变形等问题，养护维修频率大大降低。

当然，特殊要求、特殊设计将带来设计工作量和施工难度的显著提高。

8 实践成果

(1)本互通立交于2002年建成通车，成为漳诏高速公路上的一道亮丽风景。古典与现代的巧妙结合，使古城堡更添神秘的色彩。不仅体味到了社会从封建闭塞到现代开放的漫长历程，而且强烈感受到了跨入更高文明层次的时代气息。

(2)双波鱼腹式梁配Y型墩、渐进式方柱墩的桥梁结构，为福建省内首次设计。

(3)矮墩连续刚构实现了无支座形式，并最大限度减少伸缩缝的设置。

9 结语

赵家堡为赵家王朝的后代的标志性建筑———赵家堡古城堡建筑群，是福建省内热门旅游景点。赵家堡互通式立交为通往旅游区的唯一出入口，是同三国道主干线漳诏高速公路的重要节点。为突出景观效果而采用了双波鱼腹式梁配Y形墩、渐进式方柱墩的桥梁结构形式。

互通式立交匝道桥，受制约因素较多，一般属于弯坡斜桥。以往项目综合考虑经济、技术后，上部构造多采用现浇梁。在实际使用中，稍不注意就将出现支座移位严重，伸缩缝错位变形的病害，境内也发生过多起上部梁体失稳倒塌事故。独柱墩设计被认为是梁体失稳倒塌的主要原因而避之。本案例分析观点认为：弯桥设计在采用措施后仍然可以采用独柱墩，墩梁固结的刚构设计，使得桥下空间通透性更优，提升了城市或景区的建筑景观。

无支座、无伸缩缝桥梁设计节约了桥梁管养成本，不失为一举多得的设计理念。

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桥梁80型伸缩缝尺寸(互通立交匝道桥梁设计研究)

桥梁80型伸缩缝尺寸(互通立交匝道桥梁设计研究)

林宝珠

福建省交通规划设计院有限公司

1 概述

2 工程概况

3 历史文化背景分析

4 景观工程定位及运用

5 桥梁设计理念

6桥梁结构设计

6.1结构体系设计

6.2结构力学设计

(1)大头小尾。

(2)刚柔并济。

(3)曲面变换均衡 。

7 优缺点

(1)建筑造型简洁美观。

(2)行车舒适度高。

(3)养护维修费用低。

8 实践成果

9 结语

(3)曲面变换均衡。