根据虹梅南路高架工程特点并借鉴相关工程实例,对异形段的预制装配提出三个比选结构设计方案:预制拼宽方案、现浇拼宽方案和变宽大箱梁方案。
6.1.2.1 预制拼宽方案
在高架主线进入匝道以前,由于行车的需要,道路要在主线车道外再多设置1~2个加速或者减速车道,以满足合流或者分流的需求。结构上传统的做法是在该位置设置一整体异形箱梁,以满足变宽的需要。图6.1为城市高架上一个典型的匝道平面,以上匝道为例,在过渡段1,车流由两个车道汇合成一个车道,变宽部分宽度由10 m变化到3.5 m;在加速段,为加速车道,基本上维持一个车道,变宽部分宽度维持在3.5 m;在过渡段2,车流由一个车道汇进主线,变宽部分宽度从3.5 m变化到0。
图6.1 异形段平面图(单位:m)
预制拼宽方案的做法是把异形箱梁在断面上分为三幅预制箱梁,维持主线断面不变,两侧加宽部分采用等宽的预制小箱梁或者匝道梁,并在三幅箱梁接缝位置设置湿接头。其中,加宽部分大于3.5 m的采用大型单箱室匝道梁拼接,小于3.5 m的采用标准30 m跨径预制小箱梁拼接(见图6.2)。
图6.2 异形段横断面图
对于预制拼宽方案,主线及匝道梁拼接部分都为等截面,可以采用短线法预制,并用架桥机进行装配施工。标准小箱梁拼接部分可以用履带吊安装。但是预制拼宽存在一定的面积浪费,并且加宽部分外观存在突变。另外,在设置横向湿接头后,主线的挑臂受力体系发生变化,由悬臂体系转化成为连续体系,并且跨度比较大。
由于横断面上存在三幅箱梁,桥墩的布置需与主梁结构布置相适应。除了图6.2所示布墩方式外,根据地面道路布置和净空要求,还可以有分离式门架墩和结合式门架墩两种布墩方式(见图6.3)。
若拼接梁下面道路没有合适的立墩空间,就必须采用门架。分离式门架墩的门架横梁设在梁底,主线和拼接梁通过支座搁置在横梁上。设置分离门架的主线和拼接部分的施工方法完全一致,都非常便利,门架可以预制或者现场浇筑,而且设置分离门架对控制主线和拼接梁不均匀沉降也是非常有利的。所以,对于采用预制节段装配施工,简支变连续体系的桥梁而言,采用分离门架是一种比较常见的做法,如图6.4所表示的泰国Bang Na高架和印度德里地铁高架。当然,采用分离式门架增加了桥梁结构的高度,并且桥梁景观不佳。
图6.3 门架墩(单位:m)
图6.4 分离式门架墩实例(单位:m)
图6.5 结合式门架墩
当拼接梁下面道路没有合适的立墩空间且对景观或者净空有较高的要求时,可以采用结合式门架(见图6.5)。结合式门架横梁和主梁做成一体,类似于普通现浇变宽段的做法。结合式门架施工时,门架横梁须先做,门架可以预制或者现场浇筑。且制作门架时横梁侧面必须带出一小段主梁,通过湿接缝与其他梁段拼接。图6.5所示为中国香港某节段预制装配高架结合式门架的设置方法。相比于分离式门架设置,结合式门架具有美观与结构高度低的优点,但是受力体系与施工要稍复杂。(www.xing528.com)
6.1.2.2 现浇拼宽方案
现浇拼宽方案把异形箱梁在断面上分为三幅桥,主线断面采用预制箱梁,两侧加宽部分采用现浇异形箱梁,主线断面箱体部分维持不变,但把挑臂适当做短,以保证拼接的异形箱梁构造最小尺寸,并同时减小湿接缝位置桥面板的跨度。相比于预制拼宽,现浇拼宽不存在面积浪费,外边线上可以做得与道路线型完全一致,且桥面板湿接缝位置的跨度小,不需要配置预应力,构造上处理比较简单。异形拼接最大的问题是现场浇筑的面积较多,就虹梅南路高架而言,现浇面积可占到变宽段的一半(见图6.6及图6.7)。
图6.6 异形拼接平面
图6.7 现浇拼宽断面(单位:m)
6.1.2.3 预制变宽大箱梁方案
本方案将异形段做成整体式变宽大箱梁,采用长线法在场地上预制好,运到现场装配(见图6.8、图6.9)。变宽大箱梁不仅需要纵向分段,而且需要横向分段,以满足节段运输最大长度的限制。施工的时候,桥梁沿横向分为两幅桥,分别单独拼接成桥,再浇筑横向湿接缝,随后张拉横向预应力。由于横向两幅桥的中心和桥墩中心不在同一条线上,所以一个架桥机无法满足装配要求,需要设置临时支架或者配置两台架桥机。本方案的优点是无现场浇筑工作,缺点是变宽节段预制需要多套模板,施工工序复杂,且需要现场搭设临时支架。
图6.8 变宽大箱梁方案平面
图6.9 变宽大箱梁方案断面(单位:m)
6.1.2.4 各方案比较
各方案优缺点比较见表6.1。3个设计方案各有优缺点,应根据工程具体情况选择合适的方案。
表6.1 异形段节段拼装各方案比较
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