張 佳

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610011)

2017年3月5日，李克強(qiáng)總理在十二屆全國人大五次會議上提到：“重要領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)改革取得突破性進(jìn)展，供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革初見成效。城市軌道交通、地下綜合管廊建設(shè)加快?！翱梢?，城市綜合管廊建設(shè)的”燎原之勢”已然形成。雖然國內(nèi)、國外建造有較多的管道橋，但已建成的管橋截面寬度較小，尤其是多艙室管廊橋，更是少見的大斷面結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有大斷面管廊橋尚無成熟設(shè)計(jì)技術(shù)，亟待開展管廊橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究。文中主要以宜賓一曼大道管廊橋?yàn)橐劳?，研究了管廊橋的設(shè)計(jì)施工。

1 工程概況

宜賓縣縣城地下綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目(一期)建設(shè)地址起點(diǎn)位于宜賓縣柏溪鎮(zhèn)村子頭西約270m處，與已建成的市政道路相接，終點(diǎn)止于宜屏快速路，呈東南-西北走向。管廊大部分節(jié)段布置在待建一曼大道道路西側(cè)人行道和非機(jī)動車道下。

2 方案選擇

磨盤山是一曼大道沿線寬度最大的山谷，溝谷寬度約 360米，綜合管廊穿越磨盤山山谷可采用上跨溝谷即橋梁方案和下穿溝谷方案，

表1 穿越河道對比分析

通過以上對比分析，鑒于上跨溝谷的管廊橋方案對管道的影響最小、施工方便、造價(jià)更省且對相鄰市政橋的基礎(chǔ)影響更小，一曼大道綜合管廊穿越磨盤山段采用上跨溝谷的管廊橋方案。

3 實(shí)例橋設(shè)計(jì)簡介

3.1 總體設(shè)計(jì)

管廊在通過道路設(shè)計(jì)橋梁段時(shí)向外折出，采用獨(dú)立管廊橋的方式通過，管廊橋設(shè)置于市政橋西側(cè)，未占據(jù)市政橋人行道，距離市政橋水平凈距大于5m，高程略低于市政橋。實(shí)例橋與市政橋相鄰，在修建時(shí)需要考慮美觀和環(huán)境協(xié)調(diào)，為了實(shí)現(xiàn)視覺上的通透性，本橋采用鋼桁架橋的形式進(jìn)行跨越。實(shí)例橋橋梁全長 360米，橋梁跨徑布置形式為:12×30=360m簡支鋼桁架, 橋梁寬度8.3m。

圖1 鋼桁架橋橋型布置圖

圖2 鋼桁架布置

考慮到管道的伸縮應(yīng)力，橋體桁架采用30m一跨的簡支梁結(jié)構(gòu)。由于本橋荷載相對較小，跨徑中等，宜盡量選用桿件類型少、節(jié)點(diǎn)類型少的結(jié)構(gòu)形式，綜合考慮，主橋采用30m斜桿相互平行的斜桿形桁架，節(jié)間長度3m，主桁高度3.1m，斜桿與豎桿夾角 43°，滿足節(jié)間數(shù)為偶數(shù)、斜桿與豎桿夾角在35～55 °范圍內(nèi)的要求。

3.2 橫截面設(shè)計(jì)

本實(shí)例橋梁不僅擺放燃?xì)?、污水、雨水、生活用水以及電力等綜合管線，且布置了檢修車道和參觀檢修人行道，荷載類型復(fù)雜，桁架箱室劃分、管線布置均與管廊框架標(biāo)準(zhǔn)段保持一致。本橋采用了截面寬度最寬的鋼桁架（寬度：8.3m）, 為世界上最寬的管廊橋，目前國內(nèi)外常用的管廊橋或者管道橋多是懸索橋管橋及斜拉橋，最大寬度為7.3m，多艙室管廊橋是少見的大斷面結(jié)構(gòu)。

為適應(yīng)管線擺放位置，橫截面采用三艙室設(shè)計(jì)，從左至右分別為污水給水艙、電力通信艙、燃?xì)馀?，燃?xì)馀撆c電力通信艙間采用鋼板隔斷，燃?xì)鈪^(qū)域既能自然通風(fēng)，又減小于其他管線的影響。

桁架梁截面采用矩形框式室結(jié)構(gòu)，采用鋼材均為 Q345qC，梁寬 8.3m，梁高3.1m。考慮加工方便，對同類型桿件采取同型號型鋼，桁架主梁上下弦主梁為矩形管 250X250X12mm，豎向腹桿采用矩形管 250X150X10mm，斜腹桿采用矩形管250X150X10mm，上下橫梁采用矩形管 250X180X10mm 和 HW300×300×10×15mmH型鋼，頂?shù)资掷瓧U采用L125X14mm等邊角鋼。

圖3 鋼桁架橫斷面布置圖

3.3 結(jié)構(gòu)施工工序設(shè)計(jì)

施工方法是保障鋼桁架橋梁制作質(zhì)量中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，由于主桁結(jié)構(gòu)規(guī)模大，而項(xiàng)目址區(qū)位于丘陵地區(qū)，場地運(yùn)輸、制作條件有限。若采用全焊預(yù)制結(jié)構(gòu)，雖然能夠保證節(jié)點(diǎn)制作質(zhì)量，但結(jié)構(gòu)搬運(yùn)、吊裝成本加巨；若采用現(xiàn)場焊接結(jié)構(gòu)，則容易積累接頭對位誤差，增大結(jié)構(gòu)焊接附加應(yīng)力效應(yīng)。為方便運(yùn)輸、吊裝以及施工，設(shè)計(jì)采用兩邊艙室預(yù)制吊裝、中間艙室現(xiàn)場栓接的方式，解決對位偏差與附加應(yīng)力的問題。

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算

4.1 計(jì)算模型

計(jì)算使用midas/Civil，取一跨簡支結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，采用梁單元模型進(jìn)行建模。模型如圖 4所示。全橋采用板式橡膠支座，板式橡膠支座采用彈性連接處理，板式支座的切向剛度為2038KN/m。

4.2 強(qiáng)度驗(yàn)算

根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64-2015）4.2節(jié)規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)橋梁承載能力極限狀態(tài)應(yīng)按照下式要求進(jìn)行驗(yàn)算：

HJ-2桁架應(yīng)力圖（MPa）

最大應(yīng)力 1.1×151.7=166.9Mpa，小于《鋼橋規(guī)范》規(guī)定的 Q345鋼材抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值275MPa，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語

綜合管廊設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其內(nèi)容和功能的多樣性決定了其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和和差異性，目前國內(nèi)已建的綜合管廊從容量擬定、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)到施工工藝，以及管理運(yùn)營模式都不盡相同。本文著重分析了綜合管廊跨越溝谷節(jié)點(diǎn)的方案及大斷面鋼桁架管廊橋的設(shè)計(jì)及施工，為綜合管廊跨溝谷節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)提供了可行方案，但綜合管廊在我國建設(shè)的時(shí)間尚短，管廊橋的設(shè)計(jì)還存在上跨部分安全防護(hù)措施如何更加合理等細(xì)節(jié)問題，還需在設(shè)計(jì)中不斷完善解決。

[1]李國豪.橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與振動[M].北京：中國鐵道出版社，1996.

[1]羅松濤,趙兵,蘇亞蘭 .城市綜合管廊過河節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)分析 [J].山西建筑,2016,42(17)：170-171.

[2]許玉華,孫文 .某管線鋼桁架橋結(jié)構(gòu)選型及計(jì)算 [J].中國水運(yùn),2017, 17(1)：202-203.