城市高架桥设计相关问题探析

　　通过结合实例分析城市中高架桥的设计标准，提出高架桥设计应考虑到城市建筑物以及路线的限制， 同时提出高架桥设计其重点之一就是桥梁的选型考虑，就选型考虑要点以及梁式桥截面设计要点进行深入探讨，为同类工程提供参考借鉴。

　　《桥梁建设》现由中国铁路工程总公司主管，中铁大桥局集团有限公司主办，中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司出版。

　　1引言

　　随着城市用地发展的过度紧张，加上城市道路拓宽难度加大，为了使城市交通得到缓解，显然建设多条线路已经不切实际，而高架桥则很好地解决了道路难于拓宽而且土地紧张的问题，有效地缓解了城市交通拥挤。对于高桥架合理的设计相当重要，现对其进行深入探讨。

　　2高架桥设计的特殊性

　　对于高架桥在路线平、纵面线形组合设计时，就平、纵面线形可能的组合进行了研究，努力使路线同视觉相协调,，以确保高架桥上行车行驶的舒适和安全。同时，在确保平、纵面各自线形平顺、流畅的前提下，尽可能使两者的技术指标保持均衡和协调。在空间位置布置上，遵照规范要求进行设计，避免规范中要求避免的各种不良线形搭配和组合;在条件许可时，应尽量选用从视觉要求所需的竖曲线半径，以求达到良好的视觉效果和行车安全。

　　另外，对于高架桥设计来说，其设计中由于必须考虑到城市建筑物以及路线的限制，通常都设计成比较多的弯桥或者坡桥。高架桥的上部结构一般较少采用悬臂梁而较多地采用刚架连续梁或者简支梁，在采用简支梁时，为了有效地保证高架桥上车辆通顺行驶，一般都设计成连续的简支梁。而上部结构的板厚通常设计成板式结构，板的厚度可以沿横桥方向改变或者不变板厚;对于跨度较大的则可设计成肋式或箱形截面。箱梁截面一般其两侧伸出桥梁以有效地扩大桥面面积，对于下部则采用窄墩，这种上部结构形式对于高要求的城市设计中应用较为广泛。

　　对于城市高架桥的桥墩，为了能提高美观性，其多采用柱式、桩式、刚架式和薄壁式墩。柱式桥墩多设计城单柱式，桩式桥墩则多采用多根并列，对于桩顶设计的楣梁可采取外露或出于美观需要而隐蔽于上部结构之内。

　　3高架桥的结构选型

　　对于高架桥设计来说，其重点之一就是桥梁的选型考虑。通过结合实践，笔者认为对于高架桥的选型关键是满足受力的情况下多考虑桥梁的美学问题。总的来说，高架桥的结构形式必须结合桥梁美学设计理念，选取合理的桥梁线形以及高宽比和高跨比等，确保桥梁的整个结构造型中各部位尺寸比例协调，保证桥梁结构舒展流畅，而部构造又可简洁轻巧、通透性好。同时应当考虑到高架桥与周围环境的协调，例如对于人口密集区则应当考虑采用槽形梁，以有效地降低车辆在使用时的噪声影响;基础采用桩基础可以减小振动向远距离的传播;采用抗振动性能好的板式支座能减小列车运行时产生的振动噪音。

　　4实例分析

　　通过以上关于高架桥设计的大概思路，现结合某高架桥设计实例来进行深入探讨。本项目高架桥梁总长包括主线及四条匝道结构计1052.4m，引道总长计253.85m。高架桥的上部结构采用等高预应力钢筋砼连续箱梁以及普通钢筋砼连续箱梁，桥梁下部结构采用桩基础。本设计方案采用四跨一联预应力混凝土等截面连续梁结构，全长112m。连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的，也有做成多跨一联的，但一般不超过六跨。对于桥孔分跨，应当要考虑如下因素：桥址地形、墩台、基础、支座构造以及力学要求等。若采用三跨不等的桥孔布置，一般边跨长度可取为中跨的0.5-0.8倍，这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩，此外，边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系，对于采用现场浇筑的桥梁，边跨长度取为中跨长度的0.8倍是经济合理的。但是若采用悬臂施工法，则不能得到预期效果。经研究决定，本设计跨度取4*28m。

　　4.1截面形式分析

　　(1)纵截面设计。从高架桥中预应力混凝土连续梁受力特点来看，连续梁的立面应采取变高度布置为宜;在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律;而且变高度梁可有效地使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。但是为了施工便利，一般采用等高度梁。等高度梁的缺点是：在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩，材料用量多，但是其优点是结构构造简单、线形简洁美观、预制定型、施工方便。

　　(2)横截面设计。对于高架桥的横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸;它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。

　　当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。通过工程实践表明，箱形截面是高架桥中大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。经综合考虑，本高架桥设计采用的横截面形式为单箱双室。

　　(3)梁高设计。对于高架桥中采用预应力混凝土连续梁桥时，其中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/15-1/25之间，而跨中梁高与主跨之比一般为1/40—1/50之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。而本设计采用等高度的直线梁，支点处梁高为1.8m，跨中梁高为1.8m。

　　4.2高架桥细部尺寸设计

　　(1)顶板与底板。对于采用箱形截面的高架桥设计，由于其顶板和底板是高架桥结构承受正负弯矩的主要工作部位，尺寸主要由受力要求和构造两个方面来控制。同时对于高架桥的支墩处底版还要承受很大的压应力，因此高架桥的变截面的底板厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的1/10-1/12，跨中处底板一般为200-250。底板厚最小应有120。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。本高架桥设计中采用双面配筋，且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。底板在支点处设计为50cm,在跨中厚20cm，顶板厚22cm。

　　(2)腹板和其它细部结构设计。对于箱梁的高架桥，其腹板主要是承受截面的剪应力和主拉应力。在高架桥预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大;同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，根据笔者对高架桥的设计经验：腹板内无预应力筋时适宜采用200mm，腹板内有预应力筋管道时适宜采用250-300mm，腹板内有锚头时适宜采用250-300mm。对于大跨度的高架桥预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用300-600mm，甚至可达到1m左右。本高架桥设计支座处腹板厚取45cm，跨中腹板厚取45cm。

　　(3)横隔梁。横隔梁可以增强高架桥的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制畸变;支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。因此本设计没有加以考虑，而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小，在内力计算中也可不作考虑。截面示意图如图1所示。

　　5结语

　　通过工程实践表明，对于高架桥设计来说，其重点之一就是桥梁的选型考虑。高架桥的结构形式必须结合桥梁美学设计理念，选取合理的桥梁线形以及高宽比和高跨比等，确保桥梁的整个结构造型中各部位尺寸比例协调，保证桥梁结构舒展流畅，而部构造又可简洁轻巧、通透性好。

　　参考文献：

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