高速公路保通线钢板组合梁桥设计与分析

GONGCHENGSHE J I

㊀«工程与建设»㊀２０１９年第３３卷第２期

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㊀收稿日期:２０１９Ｇ０３Ｇ０４;修改日期:２０１９Ｇ０３Ｇ２８

作者简介:王祖珍(１９７８－)

,女,安徽全椒人,高级工程师．高速公路保通线钢板组合梁桥设计与分析

王祖珍

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽合肥㊀２３００８８

)摘㊀要:钢板组合梁是一种结构简单㊁受力合理㊁经济适用的结构.本文以引江济淮工程S １２淮河大桥四号桥改建工程为工程背景,介绍了该工程施工期间高速公路保通线桥梁的上㊁下部结构设计方案,并对保通线桥梁的上㊁下部结构进行了有限元分析.本文的分析结果表明采用钢板组合梁＋钢管桩基础的设计方案受力合理㊁经济适用,为后续类似的高速公路桥梁改建保通工程提供了借鉴.

关键词:引江济淮工程;高速公路保通;桥梁;钢板组合梁;钢管桩;有限元分析

中图分类号:U ４４８．３６㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:１６７３Ｇ５７８１(２０１９)０２Ｇ０１８９Ｇ０４

０㊀引㊀㊀言

引江济淮工程是一项以城乡供水和发展江淮航运为主,结

合灌溉补水和改善巢湖及淮河水生态环境的跨流域调水工程.引江济淮工程沟通长江㊁淮河两大水系,按所在位置㊁受益范围和主要功能,自南向北可划分为引江济巢㊁江淮沟通和江水北送三大工程段落.本项目位于江淮沟通段东淝河,与S １２合淮阜高速公路交叉,该处现有的淮河４号桥桥跨无法满足规划Ⅱ级航道通行的需求,故对老桥进行部分拆除重建.为了保证桥梁改建期间原有高速公路的正常通行,在老桥北侧新建临时保通线桥梁.本项目的实施,较好地解决了高速公路桥梁施工期间的交通组织,也极大减少了对原有老桥的损伤,为同类高速公路改建的保通桥梁设计提供了一定的借鉴作用.

１㊀工程概况

引江济淮工程江淮沟通段航道为规划Ⅱ级航道,双向通

航,通航孔净宽不小于１２６m ,净高不小于１０m ,桥位处航道底宽６０m .该处航道利用原有东淝河进行疏浚,

疏浚边坡为１ʒ４.航道在桩号J １５１＋１８０．０７４m 与合淮阜高速公路K １６７＋８８９．７６３处交叉,斜交角度为５９．５５ʎ

,距离淮河大桥主桥约５k m ,距淮南西互通约７k m (图１).交叉处合淮阜高速公路淮河４号桥为淮河特大桥的一部分,前后共１４．１７６k m 桥梁,桥面宽度均采用标准４车道断面,全宽２８m ,设计时速１２０k m /h .S １２淮河４号桥现状为(５５＋１００＋６５)m 变截面连续梁

桥,引桥采用３０m 先简支后连续装配式小箱梁,主桥桥下通航净空仅能满足６０ˑ８m .根据航道整治要求,主桥一跨跨过通航水域,需对老桥主桥部分进行拆除重建.新建淮河４号桥为主跨２２５m 钢箱梁斜拉桥.

为了保证引江济淮工程S １２高速淮河４号桥改建期间(施工工期３年)高速公路的畅通,需要对改建段进行保通线设计.考虑到本项目改建范围内均处于淮河行洪区范围内,因此高速

公路保通线必须以桥梁的形式进行保通.经多次方案论证,高速公路保通采用北侧新建保通匝道形式进行保通,保通线平面布置如图２所示.

图１㊀引江济淮工程与S １２高速交叉现状

图２㊀S １２淮河大桥四号桥改建期间保通线平面布置图

２㊀保通线桥梁设计

２．１㊀桥梁总体设计

由于保通线桥梁在淮河４号桥改建完成后需要拆除,因此

桥梁方案的选择主要考虑以下几个原则:①桥梁施工方便㊁拆除方便;②上下部结构具有一定的可再利用性,尽量避免一次性投入的浪费;③减少临时工程总投资.

组合结构桥梁由于多项新技术的应用,得到了良好的功能

和耐久性,快速施工缩短了投资回报期,多样化结构适应了不

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同桥位不同跨度桥梁建设的需求和景观要求,简化的结构减少

了桥梁施工和维修管理工作量[１]

.作为临时结构,具有较大的

可回收利用率.

基于以上设计原则以及水利部淮河委员会对行洪区内

桥梁跨径的要求(保通线桥梁单跨不小宜于２５m )

,结合我省在钢板组合梁桥的实践经验[２],经方案论证与比选,保通线

桥梁上部结构采用钢板组合梁㊁下部结构采用钢管桩基础设计方案.

保通线两端顺接现状高速中心线,中间段偏离.接线设计

起讫桩号为L K ０＋０００~L K １＋３０３．１０６,全长１３０３．１０６m .

全线设置２处S 曲线,半径均为１５００m ,

满足规范中设计时速６０k m /h 的公路线型要求.

保通线桥梁跨度布置为６ˑ３０m (主线拼宽段)＋(１３ˑ

２９．３＋１２ˑ３０．４＋２９．７７６)m (匝道等宽段)＋７ˑ３０m (

主线拼宽段).保通匝道上部结构采用多主梁钢板组合梁,桥面板采用３０c m 厚现浇桥面板.下部结构采用钢管桩基础,采用打入法施工.桥梁上部结构采用先简支后桥面连续构造.主线桥梁改建完成后,拆除上部钢板组合梁,拔出钢管桩基础.

图３㊀保通线桥梁标准横断面

２．２㊀桥梁上部结构设计

临时保通匝道标准段全宽２３m ,拼宽段根据需求由７m

分级渐变至２３m 宽(拼宽宽度采用阶梯形渐变).保通匝道上部结构采用钢板组合梁,钢主梁采用多主梁结构,标准段设置６片钢主梁,钢主梁采用Q ３４５D 钢材,

桥面板采用现浇C ４０混凝土桥面板.临时线钢板组合梁为先简支后桥面连续

结构.

主梁根据桥面宽度的不同,横向采用不同的主梁根数.拼宽段桥梁宽度７．０m 时,采用双主梁钢板组合梁,桥宽１１m 时采用三主梁钢板组合梁,桥宽１５m 时采用四主梁钢板组合梁,１９m 时采用五主梁钢板组合梁桥,２３m 时采用六主梁钢板组合梁.

图４㊀保通线桥面主梁平面布置图

㊀㊀钢主梁采用Q ３４５D 工字形直腹板钢梁,

混凝土桥面板和钢主梁通过剪力钉连接.钢纵梁上翼缘宽度５００m m ,

板厚为２２m m ;下翼缘宽度７００m m ,板厚为３２/４２m m ;

腹板厚由支点处１６m m 渐变至１２m m .腹板设置横向加劲肋,加劲肋宽度１６７m m ,厚度１２m m .

主梁之间采用横梁加强横向联系,支点设置端横梁,端横

梁采用焊接工字型结构.跨间设置小横梁,小横梁采用桁架式,桁架杆件采用角钢及热轧T 型钢.两侧主梁及梁端主梁间设置下平联.

桥面板采用现浇C ４０混凝土,桥面板厚度３０c m ,

悬臂端部处厚度为２５c m .梁端部混凝土处设置预埋钢板,便于桥面连续设计及伸缩缝安装.

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