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1、中央分隔带为新泽西护栏的高速公路天桥设计方案优化分析中央分隔带为新泽西护栏的高速公路天桥设计方案优化分析摘要本文通过对中央分隔带为新泽西护栏的高速公路天桥设计方案进行优化设计， 天桥方案分别从在高速公路中央设置桥墩及上部结构的选用方面，从经济、技术、安全及耐久性等方面进行了对比分析，最终上部结构选用 420m 装配式空心板， 下部采用薄壁墩方案，并对中央分隔带处薄壁桥墩进行防撞设计及渐变设计， 确保桥中墩免受撞击及保证行车安全；在满足了天桥使用安全性及耐久性前提下，又节约了造价。关键词优化设计；新泽西护栏；天桥；对比分析1 项目概况及优化设计背景郑民高速郑州境段从 2004 年立项、2006
2、年初步设计批复至 2009 年开工，时间跨度比较大，开工时地物、地貌相对原设计的变化较大，为了摸清全线各控制节点，设计院与业主、专家、承包单位及监理单位联合对结构物进行了现场排查，当然也包括天桥（含上跨主线的分离式立交桥） ，并根据排查结果，对原天桥设计方案进行了优化，并编制了天桥优化设计方案，并于 2010 年 6 月由业主单位组织省内知名桥梁专家， 在郑州对郑民高速公路郑州段天桥优化方案进行了研讨、论证，并形成了专家意见。2 天桥原设计方案概述根据河南省交通运输厅文件豫交计2009173 号文件规定，29m 路基采用整体式路基，其组成为：中央分隔带宽为 1.5m，中间设置新泽西护栏，左侧路
3、缘带为 20.75m，行车道为223.75m，硬路肩为24.75m，土路肩为20.75m。中央分隔带采用新泽西护栏（宽56.6cm） ，上跨主线的桥梁原则上不在中央分隔带设桥墩， 并根据河南省高速公路建设地方标准，路堤段上跨天桥主跨两侧应各延长 23 孔桥跨。全线共 6 座上跨主线的桥梁， 其中四座天桥和两座分离式立交，原设计方案为 20m+28m+36m+28m+20m 预应力混凝土连续箱梁，天桥桥梁主跨一孔跨越高速公路，两侧各设 2 孔配跨，结构合理、设计成熟，满足相关规范要求。3 天桥方案优化总体思路及控制因素分析3.1 天桥方案优化总体思路本次优化的指导思想是：天桥采用统一的结构类型，
4、参照交通部公路司降低造价公路设计指南（2005 版） ，合理的降低造价。在既定跨度下， 原设计已经是比较经济的方案，在满足使用功能及安全的前提下，若要进一步降低造价，具体优化方案如下：通过在高速路中央分隔带处设置桥墩， 减小跨径、降低桥梁建筑高度或缩短引道长度，从而减少占地、拆迁及结构物等工程量。3.2 控制因素分析高速公路中央分隔带立墩是否可行？这是本次优化目标能否实现的控制因素。主线中央分隔带宽度为 1.5m（1.5=0.467+0.566+0.467） ，采用新泽西护栏。因中央分隔带宽度仅为 1.5m，扣除两侧中央分隔带建筑界限值即 C 值，根据规范 C 值应取 0.5m。在中央分隔带宽
5、度不变的前提下，中央分隔带仅有0.5m的设施宽度，不足以设置桥墩，尤其是柱式墩。根据河南省交通运输厅豫交计【2009】173 号文件规定，29m 宽路基主线采用整体式，上跨主线的桥梁原则上不在中央分隔带设桥墩，如确需设桥墩的，桥墩应与中央分隔带护栏同宽。若在中央分隔带设墩， 则必须考虑两个问题：保证天桥中墩免受撞击及保证行车安全。要使中墩免受撞击， 则必须对其做好安全防护，这可通过钢筋混凝土护栏渐变形成防护措施。要保证行车安全，则必须保证建筑界限值即 C 值满足规范要求。所以必须对护栏、 中央分隔带渐变顺接做专门设计，这是中央分隔带设墩方案的关键。图 1 中央分隔带宽度 M1=2C+新泽西护栏
6、宽度 0.566m，其中 C 取 0.5m4 天桥优化方案及经济技术分析高速路中央分隔带设墩， 主跨跨度可降至 20m。 根据河南省高速公路地方标准 的 要 求 ， 并 考 虑 整 体 受 力 及 跨 度 变 化 的 美 观 效 果 ， 桥 跨 暂 定 为13m+13m+220m（主跨）+13m+13m。4.1 天桥优化方案分解分析上部结构方案： 此跨度内有装配式空心板和现浇箱梁两种结构形式可选。现浇箱梁施工工期长， 需使用较多的施工支架、 模板； 装配式结构的盖梁外观笨拙，整体性差。下部结构方案：高速路中央分隔带设置桥墩形式有薄壁墩和一般柱式墩两种。4.2 优化方案对比分析本次对比以芦祥路分
7、离式立交桥为例，对比几种优化方案的优缺点。芦祥路分离式立交桥，桥梁中心桩号 K2+626.430，桥面净宽 11m，桥中心线与主线交角 94；被交道芦祥路为三级路，桥位处路面现状宽度渐变。1）优化方案经济技术对比分析。优化方案 （一） ： 按普通钢筋混凝土连续箱梁方案优化后， 桥梁长度缩短 41m。上部结构高度由原来 1.8m 降至 1.3m。优化方案（二） ：按装配式空心板方案优化后，桥梁长度缩短 41m。上部结构高度由原来的 1.8m 降至 0.95m。由于桥梁建筑高度的降低， 可明显缩短引道长度， 并节约一定的占地和拆迁。2）安全及耐久性对比。原方案为预应力混凝土连续箱梁，比较的两个方案
8、为钢筋混凝土连续箱梁和空心板，几个方案均为经常见到的设计方案，它们在技术、施工方面均是成熟、可靠的，其安全性均有保证。3）施工便捷性对比。现浇方案需购买或租赁较多的模板和支架，施工工期稍长。而空心板方案上部结构吊装容易，但必须设计为异形盖梁，下部施工相对繁琐。4）美观对比。原方案一跨跨越高速公路，通透性较好且配跨比例协调，整体较美观。优化方案墩柱较多，整体观感有所降低。两个优化方案进行对比，空心板方案需设置盖梁。5 结论参照芦祥路分离式立交桥的经济对比分析，全线 6 座天桥若采用连续梁方案，相比原方案节省约 483 万元，若采用空心板方案，比原方案节省约 557 万。综上所述，推荐本次天桥优化方案采用装配式预应力空心板方案。根据优化方案对比分析， 结合专家审查及业主意见，并通过调查已运营的郑石高速天桥情况，从经济、安全、美观等各方面综合考虑，本次优化设计全线天桥采用 420m 跨径，上部采用装配式空心板结构，下部墩柱采用薄壁墩结构，并增加了中央分隔带处桥墩防撞设计及渐变设计， 确保桥中墩免受撞击及保证行车安全。参考文献1.JTG B012O03 公路工程技术标准S.2JTG D602O04 公路桥涵通用设计规范S.3JTG D302O04 公路路基设计规范S.注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以 PDF 格式阅读原文