劉會(huì)清

（河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，河北 石家莊 050011）

在高速公路的設(shè)計(jì)中，往往要跨越鐵路、高等級(jí)公路等，這樣就要根據(jù)相交干線的功能、等級(jí)、交角、是否有規(guī)劃等多種因素來設(shè)置分離式立體立交[1]。分離式立體交叉設(shè)置中除滿足功能性要求、安全性要求外，盡可能地采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑，但在一些特殊情況下，標(biāo)準(zhǔn)跨徑無法滿足跨越，就要靈活采用跨徑布置滿足跨越條件。京昆高速公路石太北線的胡莊分離立交采用左右幅錯(cuò)孔布置不等跨聯(lián)配孔及一跨簡(jiǎn)支梁配孔的方法，成功地解決了京昆高速公路與大宋鐵路及陜京二線的跨越問題。

1 工程實(shí)例

胡莊分離立交位于京昆高速公路石太北線的第一部分K0—K14段，中心樁號(hào)為K13+567.899，起點(diǎn)樁號(hào)K13+227.298，終點(diǎn)樁號(hào)K13+908.5，全長681.202 m，與路線前進(jìn)方向右角為90°。本分離立交主要跨越陜京天然氣管線（二線）及大宋鐵路。

京昆高速公路與陜京天然氣管線（陜京二線）交叉，交叉位置：K13+498.093，管線與路線交角35°，且根據(jù)北京輸氣管理處【2010】02號(hào)文，陜京管線跨越要求：橋墩樁與管線凈距大于等于5 m，梁底距地面交叉大于等于1.8 m。

大宋鐵路為貨運(yùn)鐵路（現(xiàn)狀單線、復(fù)線規(guī)劃），隸屬河北省鐵路管理局，交叉位置鐵路路基高約5.3 m，鐵路單軌間距為1.5 m，鐵路路基頂寬8.0 m、下底寬約為22.3 m。京昆高速公路上跨大宋鐵路，交叉樁號(hào)為K13+561.78，鐵路與路線交角41°；且大宋鐵路與陜京二線沿路線方向的距離僅為64 m。

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

本分離立交以大宋鐵路為主要控制點(diǎn)來進(jìn)行主橋的布跨；根據(jù)鐵路的規(guī)劃要求主橋采用65 m鋼混組合梁結(jié)構(gòu)，由于路線與大宋鐵路交叉角度較小，因此在布跨過程中決定采用左右幅錯(cuò)孔布置的型式。

本橋梁的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于引橋采用標(biāo)準(zhǔn)30 m跨徑跨越陜京二線這條大的干線難度很大，主要原因是陜京管線與大宋鐵路沿路線方向的距離較短，且陜京管線與路線交叉角度僅為35°。施工圖設(shè)計(jì)橋梁方案采用局部錯(cuò)孔布置和特殊跨徑跨越。

3 特殊跨徑型式選擇

以大宋鐵路為主要控制點(diǎn)主跨采用65 m鋼混組合梁結(jié)構(gòu)左右幅錯(cuò)孔布置。以分聯(lián)情況計(jì)，從第八跨開始，左幅采用（30+30+21.202）m+65 m+18 m，右幅采用（30+24.91+30）m+14.292 m+65 m，即左右不等跨聯(lián)為：左幅（30+30+21.202）m 聯(lián)、右幅（30+24.91+30）m聯(lián)；兩跨簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)18 m、14.292 m。優(yōu)化后的全橋橋跨結(jié)構(gòu)為：左幅跨徑為：7×30 m+（30+30+21.202）m+65 m+18 m+10×30 m，右幅跨徑為：7×30 m+（30+24.91+30）m+14.292 m+65 m+10×30 m。本橋9～12跨平面圖見圖1。

4 結(jié)構(gòu)安全性分析

圖1 胡莊分離立交平面圖（單位：m）

由于選取了不同跨徑和結(jié)構(gòu)型式的上部結(jié)構(gòu)，就要分別對(duì)上部的不等跨連續(xù)結(jié)構(gòu)及簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，以保證上部結(jié)構(gòu)的安全性。用“橋梁博士”軟件進(jìn)行計(jì)算分析，分別對(duì)（30+30+21.202）m、（30+24.91+30）m 兩種不等跨聯(lián)及 18 m、14.292 m兩種簡(jiǎn)支跨徑進(jìn)行斷面擬定和配置鋼束，斷面均采用標(biāo)準(zhǔn)30 m T梁的截面尺寸，通過增減鋼束的束數(shù)及鋼束的股數(shù)來進(jìn)行配束設(shè)計(jì)并進(jìn)行驗(yàn)算；對(duì)上部4種跨徑組合分別進(jìn)行了兩種極限狀態(tài)下的計(jì)算[2]，即正常使用極限狀態(tài)下的短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合及基本組合的應(yīng)力驗(yàn)算；承載能力極限狀態(tài)下的正截面強(qiáng)度驗(yàn)算。

4.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算

下面僅將（30+24.91+30）m不等跨聯(lián)的計(jì)算結(jié)果報(bào)告附后，來作為范例進(jìn)行分析。

對(duì)本聯(lián)橋進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑Y(jié)構(gòu)離散時(shí)，共劃分104個(gè)單元，端跨梁33個(gè)單元，中跨梁34個(gè)單元，每個(gè)墩頂濕接縫為兩個(gè)單元，以便進(jìn)行支座的體系轉(zhuǎn)換。然后填寫鋼束信息、輸入施工階段、輸入活載等一系列荷載模擬程序后，本聯(lián)橋的計(jì)算結(jié)果如下。

表1 正常使用極限狀態(tài)下的短期效應(yīng)組合 MPa

a）正常使用極限狀態(tài)下的短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合及基本組合分別見表1、表2、表3（僅截取出現(xiàn)最大應(yīng)力的單元號(hào)）。

表2 正常使用極限狀態(tài)下的長期效應(yīng)組合表 MPa

表3 正常使用極限狀態(tài)下的基本組合 MPa

對(duì)于計(jì)算結(jié)果，均滿足正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力驗(yàn)算[3]，即上部結(jié)構(gòu)的短期效應(yīng)組合正截面抗裂驗(yàn)算滿足規(guī)范A類預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件要求；使用階段混凝土的壓應(yīng)力和主應(yīng)力滿足要求。長期效應(yīng)組合正截面、斜截面抗裂驗(yàn)算滿足規(guī)范A類預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件要求。

由以上計(jì)算結(jié)果，對(duì)于支點(diǎn)部位34、35、71號(hào)單元出現(xiàn)拉應(yīng)力，建議在濕接縫上下緣及橋面鋪裝層內(nèi)增加一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋來加強(qiáng)，避免出現(xiàn)裂縫。

b）承載能力極限狀態(tài)下的正截面強(qiáng)度驗(yàn)算見表4（僅截取支點(diǎn)處、第一跨跨中、第二跨跨中單元列表說明）。由計(jì)算，本聯(lián)橋的所有單元在承載能力極限狀態(tài)下的正截面強(qiáng)度均滿足要求。

表4 承載能力極限狀態(tài)下的正截面強(qiáng)度驗(yàn)算

4.2 計(jì)算結(jié)果分析

對(duì)上部4種跨徑組合結(jié)構(gòu)：（30+30+21.202）m、（30+24.91+30）m、18 m、14.292 m 跨徑分別進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束的配置后進(jìn)行了兩種極限狀態(tài)下的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明在正常使用極限狀態(tài)下上部結(jié)構(gòu)短期效應(yīng)組合正截面抗裂驗(yàn)算滿足規(guī)范A類預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件要求；使用階段混凝土的壓應(yīng)力和主應(yīng)力滿足要求。

長期效應(yīng)組合正截面、斜截面抗裂驗(yàn)算滿足規(guī)范A類預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件要求；承載能力極限狀態(tài)下的正截面強(qiáng)度驗(yàn)算均滿足要求。

由計(jì)算結(jié)果可知，上述4種跨徑組合結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼束的配置在正常使用極限狀態(tài)下和承載能力極限狀態(tài)下均滿足使用要求，說明預(yù)應(yīng)力束的配置是合理可行的，以上4種上部結(jié)構(gòu)組合均是安全的。

5 預(yù)應(yīng)力鋼束的配束設(shè)計(jì)

通過計(jì)算，兩組不等跨聯(lián)及兩組簡(jiǎn)支跨徑的預(yù)應(yīng)力鋼束的束數(shù)、股數(shù)的選取結(jié)果如下。

a）（30+24.91+30）m 不等跨聯(lián)的 24.91 m 中跨最終采用的預(yù)應(yīng)力束為4束φs15.2鋼鉸線，每束鋼鉸線的股數(shù)分別為5根、5根、4根、4根。一聯(lián)橋的鋼束束數(shù)、股數(shù)見表5。

表5 （30+24.91+30）m不等跨聯(lián)正彎矩鋼束束數(shù)、股數(shù)

b）（21.202+30+30m）不等跨聯(lián)的21.202 m邊跨最終采用的預(yù)應(yīng)力束為4束φs15.2鋼鉸線，每束鋼鉸線的股數(shù)均為4根。一聯(lián)橋的鋼束束數(shù)、股數(shù)見表6。

表6 （21.202+30+30）m不等跨聯(lián)正彎矩鋼束束數(shù)、股數(shù)

c）18 m簡(jiǎn)支T梁最終采用的預(yù)應(yīng)力束為3束φs15.2鋼鉸線，每束鋼鉸線的股數(shù)均為6根。18 m簡(jiǎn)支T梁的鋼束束數(shù)、股數(shù)見表7。

表7 18 m簡(jiǎn)支聯(lián)橋正彎矩鋼束束數(shù)、股數(shù)

d）14.292 m簡(jiǎn)支T梁最終采用的預(yù)應(yīng)力束為3束φs15.2鋼鉸線，每束鋼鉸線的股數(shù)分別為5根、5根、6根。14.292 m簡(jiǎn)支T梁的鋼束束數(shù)、股數(shù)見表8。

表8 14.292 m簡(jiǎn)支聯(lián)橋正彎矩鋼束束數(shù)、股數(shù)

6 結(jié)語

綜上，通過分析計(jì)算確保了分離立交橋特殊結(jié)構(gòu)的安全性，同時(shí)由特殊跨徑的組成又滿足了不同的跨越功能。

本分離立交的布跨形式突破了傳統(tǒng)整體布跨方式，采用主橋及引橋局部左右幅錯(cuò)孔布置的方法，靈活運(yùn)用不等跨聯(lián)配孔及一跨簡(jiǎn)支梁配孔的方法，解決了京昆高速公路與大宋鐵路及陜京二線的跨越問題，為跨越有特殊要求的干線分離立交的合理設(shè)置提供了一種新思路和新方法。