大庆市奔腾立交桥设计

李建国　刘欣

       一、工程概况
       1.1、工程现状
       奔腾广场位于大庆市让胡路区世纪大道、西一路、西宾路、龙十路等六条道路相交处(见图1-1)。其中，世纪大道全宽50米，
   是联系东、西城区的主干路，主要通往大庆石油管理局、大庆石油有限公司等地。西宾路全宽35米，是通往让胡路区的主干路。根
   据交通量调查，世纪大道、西宾路交通量较大，致使广场经常塞车，尤其是上下班的高峰时期。奔腾广场的通行能力已经不能满足
   现有交通的要求，必须进行交通组织设计来解决这一区域的交通问题。

                                

　　　　　　              　                       图1-1 奔腾广场现状图

      1.2、工程地质
      桥位处地势平坦，该区地貌单元属于松嫩冲积平原。拟建场地地层按揭露的先后顺序为杂填土、中密粉土、软塑-流塑粉质粘土
   、中密粉砂、可塑粉质粘土、硬塑粘土、软塑-流塑粉质粘土、硬塑粘土、软塑-流塑粉质粘土、中密粉砂、硬塑粘土。地层出现比
   较稳定，无活动断裂等不良地质作用。
      地下水为上部潜水，受大气降水补给，靠蒸发排泄。根据水样分析，地下水水质对各种混凝土均无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。
      拟建场地地基土的标准冻结深度为2.10m。冻结线以上粉土、粉质粘土的冻胀类别为强冻胀，冻胀等级为III级。
      抗震设防烈度为VI度，设计基本地震加速度为0.05g。

      1.3　设计技术指标
      道路等级：城市Ⅰ级主干路。
      横断面宽度：A线桥分为22m和18m两种，均按上、下行独立的两幅桥计算。
      C线桥为9.5m。
      设计荷载：城－A级；
      地震烈度：VI度。
      设计车速：50Km/h。
      最小平曲线半径：≥200m。
      最大超高值：3％。
      净空高度： 4.5m。

      二、总体线形设计
      广场周围建筑物较少，但地下输油管线较多，并且不能拆迁。为减少对输油管线的影响，根据交通量调查的结果，经过比选，
  最终采用定向立交的方案(见图2-1、2-2)。拟建A线、B线、C线、D线四座高架桥，分一、二期实施。其中，一期工程为A线、C线桥，
  A线桥跨越广场连接东段世纪大道和西段世纪大道，保证双向的车辆无需绕行而快速通过广场。C线桥跨越广场与A线桥，连接西宾路
  和东段世纪大道，保证由西宾路去东段世纪大道单向的车辆无需绕行而快速通过广场。二期工程为B线、D线桥， B线桥跨越广场连
  接西段世纪大道和北段西一路，保证北段西一路去西段世纪大道单向的车辆无需绕行而快速通过广场。D线桥跨越广场与B线桥，连
  接西宾路和西段世纪大道，保证由西段世纪大道去西宾路单向的车辆无需绕行而快速通过广场。

                 

                                                图2-1 一期工程效果图


         

                                           图2-2 方案平面图

      A线桥位于半径R=200m的圆曲线上，桥跨总长372.6m。跨径布置为2x26m、3x29m、4x25m、2x21.8m、3x30m，共5联连续梁。标准
   横断面宽度为22m和18m两种，采用上、下行分离的两幅桥(见图2-3、2-4)，C线桥也位于半径R=200m的圆曲线上。标准横断面宽度为
   9.5m，桥跨总长758米。跨径布置为15x24m+6x25m简支板、1x35m钢-砼简支组合箱梁、 29m+31m+31m+20m连续梁、3x34m连续梁。标
   准横断面宽度为9.5m(见图2-5)。

      　　　　　

      　 图2-3　A线桥横断面一　　　　　图2-4 A线桥横断面二　 　　图2-5 C线桥横断面   尺寸单位：厘米


      三、结构设计
      3.1、主梁设计
      建设单位要求工程3月份开工，6月份竣工，施工周期非常短。所以主梁采用了预制和现浇相结合的方案。在直线桥部分采用预制
   空心板，在曲线桥部分采用现浇连续梁，在A线、C线相交的较大跨度处则采用钢－砼组合梁，采取上述方案，既缩短了施工周期，又
   最大限度地保证了外形的美观。结构设计采用交通部公路科学研究院的《公路桥梁结构设计系统GQJS9.7》进行计算。

      3.1.1、预应力砼连续梁
      A线桥采用12.99m和8.99m宽度的箱梁两种，C线桥采用9.5m宽度的箱梁。箱梁的细部尺寸根据结构受力、钢束及锚具的布置等因素
   确定。12.99m宽箱梁为单箱双室斜腹板截面，梁高1.7m，跨中截面腹板宽0.4m，顶板厚度0.25m，底板厚度0.2m。支点截面腹板宽0.6
   m，顶板厚度0.25m，底板厚度0.2m。翼缘板长度2m。(见图3-1、3-2)

      

　　　　　　　　图3-1　支点断面　　　　　　　　　　　　     　　　　图3-2　跨中断面 尺寸单位：厘米


      8.99m宽箱梁为单箱单室斜腹板截面。梁高1.7，跨中截面腹板宽0.5m，顶板厚度0.25m，底板厚度0.2m。支点截面腹板宽0.7m，
   顶板厚度0.25m，底板厚度0.2m。翼缘板长度2m。(见图3-3、3-4)。跨径9.5m宽箱梁与8.99m宽箱梁腹板、顶底板及翼缘板尺寸相同
   ，只是内腔宽度不同。在此不再赘述。

               

　　     　　     　　　　图3-3　支点断面　　　　　　　　　　　图3-4　跨中断面 尺寸单位：厘米


      在设计荷载下按全预应力混凝土构件进行设计，预应力钢束采用1860级φs15.2低松弛钢绞线，公称面积139.0mm2，标准强度
   fpk=1860MPa。预应力张拉控制应力σcon=1350MPa。锚具及配套设施采用OVM 系列。采用塑料波纹管真空灌浆技术。其主要设计参
   数中孔道摩阻系数为0.17，孔道偏差系数为0.0015。预应力钢束的设计充分考虑梁施工周期的影响，通过把钢束锚固在顶板、短束
   锚固在腹板的方法，保证梁所有连续梁都能同时施工，互不干扰。

      3.1.2、钢筋砼连续梁
      箱梁宽8.99m，为单箱单室斜腹板截面。梁高1.7m，跨中截面腹板宽0.4m，顶板厚度0.25m，底板厚度0.2m。支点截面腹板宽0.6m
   ，顶板厚度0.25m，底板厚度0.2m。翼缘板长度2m(见图3-5、3-6)。

          

　　　　　　　    　　图3-5　支点断面　　　　　　　　　　　图3-6　跨中断面 尺寸单位：厘米


      3.1.3、钢-砼组合简支箱梁
      钢箱梁底板宽4.7m，设3道腹板，梁高1.4m(见图3-7)。采用整体箱型，工厂焊接成3个制作段，现场再将制作段焊接为整体。主
   体结构型钢采用Q345E低合金钢，顶板通过栓钉与钢筋混凝土桥面板实现可靠连接。现浇桥面板厚30cm，与钢箱梁组合的截面全高1.
   7m。钢箱梁的耐久性设计采用防腐涂装(见表3-1)。

　　

           　图3-7　组合梁断面 尺寸单位：厘米


               钢箱梁防腐涂装表    表3-1

      3.1.4、预应力砼简支板梁
      标准跨径为24m和25m，板高1.3m，板宽1.41m(见图3-8、3-9)。以往的先张预应力空心板跨径多为20m，正是本次设计超常规地
   将25m跨径的先张预应力空心板大规模地应用，才为工程的竣工提供了保障，取得很好的经济效益和社会效益。

　　            

　　　           　　   　图3-8　中板断面　　　                 　图3-9　边板断面

      3.2、桥墩、台设计
      连续梁根据墩柱的不同高度，采用带凹槽的独柱花瓶式墩和分离双柱式墩，简支梁采用矩形截面加圆倒角独柱墩。桥台为钢筋
   混凝土薄壁桥台。

      3.3、基础设计
      基础为钻孔灌注桩基础。桥墩桩径为1.5m，桥台桩径为1.2m或1.0m。均按摩擦桩计算，持力层为粉质粘土，容许承载力
   [σo]=200kpa。

      四、结束语

      1、该桥于2007年3月1日全面施工，2007年6月20日竣工。如果按照常规进度建设，至少需要6个月时间，而实际只用了110天，
   实现了“百日建桥”，创造了大庆桥梁建设史上的“奔腾速度”。取得这样的成绩，是和桥型选择、上部结构的方案比选、预应
   力钢束的合理布置密不可分的。
      2、25m跨径的先张预应力空心板的成功应用为今后类似设计提供了范例。
      3、钢－混凝土组合梁是解决主要路口大跨度、低梁高、缺少施工作业面的有效途径。并且钢－混凝土组合梁造价低于同等条
   件下使用的钢结构。