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浅析跨越高速公路桥梁设计

日期：2016-11-7 14:33:33　来源：本站原创　浏览数：
　

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公路、铁路等工程建设项目，经常需修建桥梁跨越即有高速公路。《中华人民共和国公路法》第四十五条规定，跨越、穿越公路修建桥梁、渡槽或者架设、埋设管线等设施的，以及在公路用地范围内架设、埋设管线、电缆等设施的，应当事先经有关交通主管部门同意，影响交通安全的，还须征得有关公安机关的同意; 所修建、架设或者埋设的设施应当符合公路工程技术标准的要求。对公路造成损坏的，应当按照损坏程度给予补偿。《江西省高速公路管理条例》第十条规定，新建、改建跨越高速公路的桥梁、渡槽、管线、牌楼或者穿越高速公路的涵洞等设施的，建设单位应当在立项前向高速公路管理机构提出申请，经同意后，方可立项建设。笔者曾从事跨越即有高速公路桥梁设计核查工作，从高速公路管理机构角度出发，谈谈跨越高速公路桥梁设计。
    1· 总体设计
    ( 1) 公路、铁路与高速公路立体相交，宜选在双方线形均为直线的地段，或平、纵线形技术指标高且通视良好的地段。线形技术指标高且通视良好，指平面线形为直线或不设超高的大半径曲线，纵坡大于0．3%且小于( 设计速度对应最大纵坡－ 1%) ，实际视距为设计速度对应停车视距1． 5 倍以上。上下2 条路的线形良好，制约因素少，设计更为便捷，通视良好则能保证行车安全。
    ( 2) 公路、铁路与高速公路立体相交，以垂直交叉为宜。必须斜交时，其交叉的锐角应不小于70°;受地形条件或其他特殊情况限制时，应不小于60°。跨越高速公路桥梁桥下净宽要求是固定的，角度越小，桥梁跨径越大，将大大增加建设成本。交角太小，还将影响桥下高速公路视距，影响行车安全。交角过小( 小于60°) 桥梁斜交斜做，还增加梁体锐角设计、施工和养护难度，降低桥梁安全性。
    ( 3) 跨越高速公路修建桥梁，应预留桥下高速公路按双向8 车道拓宽的空间，如有加减速车道、爬坡车道、紧急停车带等则相应加宽，桥墩( 台) 与路基边缘的净距应大于13m。我国经济发展迅速，高速公路交通量快速增加，高速公路扩建事宜陆续提上议事日程，我省昌九、昌樟高速公路已实施扩建。桥下净宽适当预留，将增加部分建设成本，但可避免将来扩建高速公路时拆除重建，造成严重浪费。
    ( 4) 跨越高速公路修建桥梁，宜选择在普通路段，宜避开枢纽和互通、服务区、停车区、加减速车道、爬坡车道、紧急停车带等。在普通路段修建跨越高速公路桥梁，桥下净宽仅需预留桥下高速公路按双向八车道拓宽的空间。在以上部位修建跨越高速公路桥梁，则还需相应增加桥下净宽，进而增加桥梁跨径，增加建设成本。在枢纽和互通、服务区、停车区路段修建跨越高速公路桥梁，还将制约桥下枢纽和互通、服务区、停车区的改扩建，和影响美观。
    ( 5) 跨越高速公路修建桥梁，应满足桥下高速公路停车视距和对前方信息识别的要求。不宜在急弯陡坡路段修建桥梁跨越高速公路，遇特殊情况必须修建时，应增加桥梁跨径和净高，以保证桥下高速公路停车视距要求。急弯指半径小于最小半径一般值的平曲线，陡坡指大于( 设计速度对应最大纵坡－ 1%) 的纵坡。急弯陡坡路段，通常视线较差，视距较短，再增加一座上跨桥，更加影响视距，影响行车安全。
     ( 6) 上跨桥在高速公路范围( 含按双向8 车道拓宽后) 任意点的净高均应不小于5. 5m。《公路工程技术标准》规定，高速公路的净高为5m。在实际工作中，考虑以下因素适当增加: ①养护工作需要，可能会对即有高速公路路面加厚补强。②桥上桥下均有纵横坡，较难准确找到桥下净高最低点核算净高。③现实中时常有超高车辆通行高速公路，部分跨越高速公路桥梁梁板底面被车辆剐划，已导致混凝土破损、露筋。适当增加净高，避免桥梁被超高车辆剐划，保护桥梁安全。
    ( 7) 核算跨越高速公路桥梁、渡槽桥下净高时，需综合考虑上下两条路的弯、坡、斜及超高之因素，应对跨线桥四个周边的建筑界限予以校核。目的在于准确找到桥下净高最低点核算净高。
    ( 8) 为减少跨越高速公路桥梁施工对桥下高速公路车辆通行的影响，桥梁主孔宜一孔跨越高速公路全断面，中央分隔带内不设桥墩，除主孔外应有适当长度的边孔。高速公路中央分隔带桥墩施工，将封闭双向超车道，严重影响高速公路车辆通行。设置一定长度的边孔，利于通视，利于桥下高速改扩建的设计。
    2· 下部结构设计
    ( 1) 桥梁基础宜选用桩基础，可减少基坑开挖对高速公路路基的影响。
    ( 2) 承台顶应低于高速公路路面顶1m 以上。在桥下高速公路按双向8 车道拓宽时，承台将可能位于路基范围内，承台顶低于高速公路路面顶1m 以上，便于在承台顶修建路面结构层或边沟。承台顶低于高速公路路面顶一定深度，也可在承台顶覆土绿化，改善路貌。
    ( 3) 上跨桥桥墩应能同时承担路基挡土墙的功能。在桥下高速公路按双向八车道拓宽时，如果桥墩没有位于路基边坡坡脚以外，则桥墩应能同时承担路基挡土墙的功能，因为拓宽施工时，将直接在桥墩内侧填土。
    ( 4) 为减少桥下高速公路拓宽施工对上跨桥的影响，上跨桥施工过程中，建议同步将桥下高速公路路基按双向8 车道的标准拓宽。
    3 ·上部结构设计
    ( 1) 桥型选择
    上跨桥的桥型设计应注重美学要求。桥型应简洁、明快、轻巧，跨径配置应和谐、悦目，并同周围环境相协调。适用于跨越高速公路的桥梁桥型有箱梁桥、T 梁桥、连续箱梁桥、钢混结合梁桥、钢桁梁桥、钢桥、拱桥等。跨越高速公路桥梁，中分带不设桥墩，一般净跨径大于50m，斜交时更大。近几年来跨越高速公路的桥型，见表1。主要为连续箱梁桥、钢混结合梁桥、钢桁梁桥，大多数为连续箱梁桥。

    跨越高速公路的连续箱梁桥，一般为斜交正做，按正交布孔，桥墩与高速公路不平行。
    L0=( L有效+B×cosΦ) /sinΦ ( 1)
    式中: L0为桥下高速公路路面顶，桥梁中心线方向，墩( 台) 边缘之间的净距; L有效为有效跨径，桥下高速公路考虑远景规划、扩建需要，高速公路横断面方向的净宽目标值; B 为桥梁墩( 台) 的长度; Φ为桥梁中心线与桥下高速公路中心线之间的交角。

    跨越高速公路普通路段修建桥梁，预留桥下高速公路按双向8 车道拓宽的空间，一般情况下，有效跨径( L有效) 宜大于50m。交角为90 ～ 60°，跨径约为55 ～ 80m，具体视交角、墩台长度确定。
    当跨越高速公路桥梁为左右幅分离式，当交角较大时，为减小跨径，桥墩台可左右幅错位布置。
    ( 3) 桥下高速公路为路堑时，若路堑不深，宜将桥台置于坡顶之外; 若路堑较深或边坡缓而长而需在边坡上设置桥台时，则应将桥台置于坡顶附近，不得布置于坡脚处。
    4· 附属设施设计
    ( 1) 为保证桥下高速公路的安全，桥梁跨越高速公路的桥跨应设钢筋混凝土防撞墙，防撞等级应为SS级，并应在防撞墙上设防抛网。车辆驶出上跨桥将可能造成特大交通事故，并将影响桥下高速公路畅通，而跨越高速公路的桥跨不长，约为60 ～ 100m，将混凝土防撞墙的防撞等级提升至最高级SS 级，不会增加太多建设费用，因此要求混凝土防撞墙的防撞等级为SS 级。
    上跨桥上行人车辆向桥下抛扔物品，或桥上杂物被风吹落到桥下高速公路，或桥上行驶车辆装载的物品散落到桥下高速公路上，容易引发交通事故，所以要求在防撞墙上设防抛网。
    ( 2) 上跨桥及其引道的排水系统应自成体系排除，上跨桥桥面雨水不得直接排至桥下高速公路上。上跨桥雨水直接排至桥下高速公路上，会破坏桥下高速公路路面; 导致桥下路面积水，容易引发交通事故; 在桥上车辆有污染物泄漏时，将顺流至桥下高速公路，造成二次污染。故要求上跨桥及其引道的排水系统应自成体系排除。
    5· 上跨桥施工组织
    ( 1) 上跨桥施工过程中，不能占用、压缩桥下高速公路车道，不能影响桥下高速公路安全畅通。
    ( 2) 连续箱梁桥，一般选用挂篮悬臂浇筑法施工。为防止上跨桥施工过程中物体跌落影响交通安全，挂篮悬臂浇筑法施工，须在高速公路全宽范围内搭设防护棚架。防护棚架的支墩可设置在高速公路中央分隔带和路肩上。防护棚架和支墩应验算强度、刚度和稳定性。防护棚下的净高应不小于5 米。防护棚架下缘、支墩上应设置能主动发光的醒目标识，提示过往车辆。
    ( 3) 钢桁梁跨越高速公路，可选用顶推法施工。钢混结合梁、钢箱梁跨越高速公路，可选用顶推法、吊装法施工。顶推法施工可在高速公路中央分隔带和路肩设置临时墩。临时墩应验算强度、刚度和稳定性。安装施工期间，应在梁体下缘、临时墩上设置能主动发光的醒目标识，提示过往车辆。
    ( 4) 跨越高速公路桥梁施工过程中，临时封闭车道、硬路肩，应按《公路养护安全作业规程》的规定，在作业控制区布设临时交通安全设施，有: 施工标志牌、主动发光标志牌、安全锥、水马、防撞桶、爆闪灯、仿真警察等。并安排人员全天24 小时巡查，遇有移位、损坏，立即恢复和更换。
    ( 5) 上跨桥施工过程中如对高速公路路面、边坡、排水沟、绿化、交通安全设施等高速公路设施有损坏，桥梁建设单位应按原标准恢复或者补偿。