□文/高 永 項敬輝 謝雪峰

1 工程概況

省道217 線海勃灣繞城公路是省道217 線新地—拉僧廟的一段，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市，沿城市區(qū)劃外圍布置，總體呈南北走向。項目起點位于機場路與運煤專線交叉點北側(cè)，長度15.756 km；為公路工程，部分路段兼具城市道路功能。見圖1。

圖1 路線走向

烏海市及周邊是一個多震地區(qū)，地震烈度高；晝夜溫差大，降水量少，蒸發(fā)量大，年平均相對濕度42%。

1.1 建設標準

1）荷載標準。設計荷載采用公路I級；無人群荷載。

2）凈空高度。機動車道≥5.0 m；鐵路≥8.2 m。

3）抗震。項目所處地區(qū)地震動峰值加速度系數(shù)為0.20g，相應的地震烈度為8 度；抗震措施等級為9度，抗震設防類別為B類，場地土類別為Ⅱ類，特征周期0.40 s。

1.2 設計原則

結(jié)構(gòu)的選型要體現(xiàn)工程良好的性能且經(jīng)濟安全、結(jié)構(gòu)合理[1]，為此確定橋梁結(jié)構(gòu)設計原則如下：

1）應盡可能滿足快速施工要求，施工期間盡可能減少對交通的影響，在滿足功能要求的前提下，為今后的發(fā)展適度留有余量；

2）積極采用新工藝、新技術、新材料、新設備，以使工程建設盡可能多地反映出技術上的先進性[2]；

3）滿足排洪和結(jié)構(gòu)受力安全的前提下，力求橋梁受力合理和總體協(xié)調(diào)；

4）橋梁所采用材料應考慮腐蝕區(qū)的耐久性要求。

1.3 結(jié)構(gòu)設計

根據(jù)實際情況，平面位于直線及曲線半徑較大的區(qū)段，跨徑30 m左右的上部結(jié)構(gòu)采用預制簡支變連續(xù)小箱梁；平面位于小半徑曲線區(qū)段或＞15°斜交橋梁，跨徑＜40 m 的上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預應力連續(xù)箱梁；上跨現(xiàn)狀路節(jié)點，跨徑＞40 m的上部結(jié)構(gòu)，為盡量減少施工對現(xiàn)狀交通的影響，采用鋼混組合梁方案。

預制箱梁的下部結(jié)構(gòu)一般為墩柱+明蓋梁的形式；現(xiàn)澆箱梁的下部結(jié)構(gòu)一般為墩柱頂箱梁的形式，按照橋梁寬度的不同，一般采用橫橋向雙、三柱布置；鋼混組合梁采用底板封閉的鋼箱組合梁結(jié)構(gòu)，加強了結(jié)構(gòu)的整體性和景觀效果。

2 關鍵節(jié)點設計

橋梁結(jié)構(gòu)跨越鐵路、河道、規(guī)劃及現(xiàn)狀道路處是重要的設計節(jié)點。本工程主要的節(jié)點有跨越摩爾溝街、林蔭大道、千里山街、新華大街，均采用高架橋形式上跨被交路并為其預留足夠的通行空間；除跨越摩爾溝街采用現(xiàn)澆箱梁外，其余均采用鋼混組合梁結(jié)構(gòu)；三廠互通區(qū)跨越鐵路橋梁三座。

2.1 上跨新華大街現(xiàn)狀路節(jié)點

新華大街為城市次干路，現(xiàn)狀瀝青路面寬度為14 m（車行道）。設計考慮到新華大街規(guī)劃寬為40 m（8 m人行道+24 m車行道+8 m人行道）。為盡量減少對既有新華大街及其附近機關單位的影響并考慮遠期拓寬的需要，跨徑布置為36 m+56 m+36 m。上部結(jié)構(gòu)采用三跨連續(xù)組合梁結(jié)構(gòu)形式，橋?qū)?6.275 m，橫向為四個單箱室，鋼梁梁高1.7～3.2 m，混凝土橋面板厚0.25～0.45 m。下部結(jié)構(gòu)采用分離花瓶雙墩形式，基礎采用鉆孔灌注樁。見圖2。

圖2 上跨新華大街節(jié)點方案

2.2 上跨海拉鐵路

既有海拉鐵路為單線非電氣化鐵路，有縫線路，軌道質(zhì)量50 kg/m，混凝土軌枕。項目在終點處設計改造三廠互通立交，分東西兩側(cè)與既有鐵路交叉。見圖3。

圖3 與鐵路交叉

西側(cè)B匝道、S318（LY右幅、LZ左幅）、A匝道均為新建3×40 m簡支轉(zhuǎn)連續(xù)小箱梁，在中間孔上跨海拉鐵路。東側(cè)E匝道在第一聯(lián)（3孔一聯(lián)）第二孔處跨越既有海拉鐵路。

為盡量減少施工及運營對既有鐵路的影響，采用預制小箱梁方案，架橋機施工。見表1。

表1 與鐵路交叉橋梁結(jié)構(gòu)

上跨鐵路橋采取的附屬措施主要有：

1）橋梁兩側(cè)設防撞護欄，有檢修道側(cè)為雙層護欄，跨鐵路孔及鄰孔護欄等級采用HA級，護欄橋面以上高1.3 m；

2）為保證橋下鐵路的運營及消防安全，跨鐵路及鄰孔設置鋁合金材質(zhì)防拋屏，總高度為橋面以上2.5 m；

3）上跨海拉鐵路孔跨不設泄水孔，其他段按間距5 m設在護欄內(nèi)側(cè)，泄水孔設置在標高較低一側(cè)，通過集水管集中引至地面排水系統(tǒng)；

4）三廠互通西側(cè)B匝道、LY主線、LZ主線、A匝道以及東側(cè)E匝道在1、2號橋墩施工區(qū)域鄰近鐵路側(cè)設置鐵絲網(wǎng)隔離，鐵絲網(wǎng)高度為1.5 m，嚴禁機械及人員隨意進入隔離范圍。

3 高烈度區(qū)橋梁減隔震設計

經(jīng)歷過2008年汶川地震，抗震設計思想由原來的單一設防水準向基于性能的多水準設防方向發(fā)展。抗震設計方法也由傳統(tǒng)的“強度設計”轉(zhuǎn)變?yōu)椤把有栽O計”和“減隔震設計”。

本工程抗震采用“兩水準設防，兩階段設計”，即E1地震作用下，結(jié)構(gòu)總體反應在彈性范圍，進行彈性設計；E2地震作用下，橋梁不倒塌，采用延性或者減隔震設計[3]。

跨徑30 m小箱梁結(jié)構(gòu)采用LNR水平分散型橡膠支座。E1階段采用彈性設計，E2階段采用延性設計，在橋墩預定位置形成塑性鉸，延長結(jié)構(gòu)周期、耗散地震能量。見圖4。

圖4 橋墩潛在塑性鉸區(qū)域

大跨徑的現(xiàn)澆箱梁或者鋼混組合梁結(jié)構(gòu)采用速度鎖定型變曲率摩擦擺式支座，主要構(gòu)造是在變曲率摩擦擺支座上安裝速度鎖定器，解決普通摩擦擺支座存在的“一墩獨大、不同步工作、軟弱地基易引起共振”等問題[4]。見圖5。

圖5 速度鎖定型變曲率摩擦擺式支座

1）在正常使用階段，墩梁相對速度較慢，速度鎖定器不發(fā)揮作用，滿足正常使用狀態(tài)下的位移。

2）E1地震作用下，墩梁間將產(chǎn)生較快的相對速度，活動型摩擦擺支座上的速度鎖定器將發(fā)揮作用，活動型摩擦擺支座臨時成為固定型摩擦擺支座，橋梁進入多個橋墩一起“聯(lián)合抗推，共同抗震”的彈性抗震階段[5]。

3）E2地震作用下，速度鎖定器將活動型摩擦擺支座的上蓋與擺體鎖定，與固定型摩擦擺支座同時打開設置于擺體與底座之間的支座剪力開關，橋梁進入各支座“同步擺動，聯(lián)合減震”的理想減隔震階段[6]。

4）與等曲率摩擦擺相比，變曲率摩擦擺隔震周期不是固定不變的，能解決隔震結(jié)構(gòu)在遭遇長周期脈沖型地震波激勵時易發(fā)生低頻共振的問題[4]。

4 結(jié)語

在設計階段，結(jié)合工程實際特點，需要重點考慮高地震烈度的影響。目前，該工程已部分施工完畢，施工質(zhì)量良好，為以后類似項目的建設提供提供了寶貴的設計經(jīng)驗。