公路互通立交桥梁设计

1 设计概况

互通式立体交叉是两条道路在不同平面上相互交叉，并用匝道连接起来的人工构造物。设置互通立交的目的是：1、保证交通安全。2、提高行车速度，减少时间延误。3、大大提高交叉口通行能力。4、具有较强的管理能力。5、具有较强的设施功能。互通立交主要分为主体部分和附属部分。主体部分：包括跨线构造物、主线、匝道。
随着我国城市道路和高等级公路的不断建设和发展，互通式立体交叉的建设方兴未艾。在城市和高等级公路上已经修建了大量的立交。有些立交无论规模、造型还是设计和施工水平、绿化美化等方面都堪称惊世之作，而且集中体现了我国互通式立交设计的特色和创新。
七星岗互通立交位于广州市番禺区南村镇，为满足广明高速公路与南沙港快速路之间交通流的快速转换，采用混合型立交方案。本项目主线设计速度为100km/h，为双向六车道高速公路，整体式路基宽34.5m，南沙港快速路现状为双向八车道，路基宽40.5m，设计速度为80km/h，中间设置8m宽的中央分隔带。七星岗互通立交平面布置见图1。

图1 七星岗互通立交平面图

2 桥梁设计

七星岗互通立交共有JN、NM、MH、SJ、JH、MN、MS七条匝道桥，共长3045.8m。七星岗互通立交内桥梁设置见下表。
七星岗互通立交桥梁设置一览表

序号	中 心 桩 号	桥名	桥宽(m)	孔 数 及 孔 径 (孔-m)	桥长 (m)
1	JNK0+740.166	JN匝道桥	10.5	25+35+3*25+2*30+22.4+3*25+4*30+22.1+25+30+27.5 m	523
2	NMK0+610.238	NM匝道桥	10.5	3*25+2*30+25 m	166
3	SJK0+379.639	SJ匝道桥	10.5	30+35+30+25+30+25+25+35+35+25 m	301
4	JHK0+375.131	JH匝道桥	8.5	16*25 m	403
5	MNK0+229.953	MN匝道桥	8.5	25.4+30+25+3*30+25+30+20.9 m	246.3
6	MSK0+198.08	MS匝道桥	8.5	7x25+20.5 m	198.5
7	MHK0+285.85	MH匝道桥	10.5	4*25+30+26.8+2*25+24.7+25.9+3*30+24.3+20+3*25+24.2+32.9+29.4+45+75+45+23.83+5*25+22.5+2*25 m	945.5

匝道桥除MH匝道桥有一联为45+75+45m外，其他跨径基本为20至35m之间。上部结构采用预应力砼连续箱梁，为桥梁景观考虑，除45+75+45m联外梁高均为1.65m。悬臂长度为2.35m，按部分预应力混凝土A类构件设计。桥面横坡通过墩高及梁底调平块形成，箱梁顶、底板始终保持平行。45+75+45m联采用变梁高截面连续箱梁，根部梁高为4.2m，跨中梁高为2.0m。除45+75+45m外，其他跨径均为常规结构，本文只对45+75+45m连续刚构的主要结构计算作简述。

3 45+75+45m连续刚构结构计算

本联（45+75+45）m位于R=290m的圆曲线及缓和曲线上，边中跨比为0.6。上部结构采用单箱单室变截面连续箱梁。箱梁底板宽为5.8m，顶板宽为10.5m，外侧悬臂2.35m，主梁梁高为4.2m～2m，采用挂篮悬浇浇筑法施工，主要材料采用C50砼。中支承断面梁高4.2m(高跨比为1/17.86，跨中及边跨支架现浇梁段梁高2m(高跨比为1/37.5)，梁高按2次抛物线变化规律从根部4.2m变至跨中2。箱梁顶底板按线路横坡平行设置，腹板竖直设置。箱梁底板厚度亦按2次抛物线变化规律从根部40cm变至跨中25cm。全梁腹板厚度采用60cm、50cm两种，中间设过渡梁段。内外侧悬臂端部厚度15cm，内外侧悬臂根部厚度均为60cm，箱内顶板厚25cm。
根据结构计算模型、几何特性、边界条件等须与实际结构相一致，结构计算模型必须能反映结构分阶段形成的特点，正确反映各重要工况下的结构特性及荷载状况的原则，利用MIDAS Civil 2010商用软件建立全桥空间模型，模型按桥梁实际平曲线及实际桥墩高度模拟，忽略纵横坡，采用m法模拟土弹簧，桩土合算，墩底与桩顶设置刚性连接。将本联连续刚构桥划分为53个主梁单元，14个桥墩单元，120个桩基础单元，按施工的先后顺序，分为13个施工阶段及1个运营阶段。结构计算模型见图2。

图2 结构计算模型

计算结果
3.1、持久状况正常使用极限状态计算



由上图可以看出主梁截面上下缘除边支座处局部出现拉应力外，其余截面均未出现拉应力，满足《桥规》（JTG D62-2004）规范要求；由图3.4可以看出主梁截面主拉应力均小于=1.33Mpa，最大主拉应力出现在伸缩缝位置及边横隔板范围内，可认为是主梁截面及预应力钢束布置不能完全模拟实际情况所致。
3.2持久状况

主梁最大压应力13.3MPa<=16.20MPa，满足《桥规》（JTG D62-2004）规范要求；主梁最大主压应力13.3MPa<=19.44MPa，满足《桥规》（JTG D62-2004）规范要求。
3.3持久状况承载能力极限状态计算

主粱弯矩包络图
从上图可以看出：主粱主要控制截面正截面抗弯均能满足《桥规》(JTG D62-2004 )要求。
5 结束语
公路立交互通桥梁设计应把握“适用、安全、经济、美观”的原则，充分考虑桥下净空，合理布置跨径。上部结构曲线桥优先选择较常用的连续箱梁或连续刚构。对于上跨交通繁忙的现状路可采用挂篮悬臂浇筑施工，其他可采用满堂支架施工。对于直线桥梁也可考虑采用预制小箱梁或空心板。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》JTG B01-2003.
[2]中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007.
[3]中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004.
[4]雷俊卿 主编 桥梁悬臂施工与设计 北京：人民交通出版社2000.
[5]张继尧 王昌将 编著 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥 北京：人民交通出版社2004.

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