宣城铁山路为宣城市东西方向主干道，是宣城市承接产业转移集中示范园区和主城区的重要交通纽带。铁山路在高速节点采用桥梁结构上跨高速公路，该工程为世界银行贷款支持开发的项目，本文将对该大桥进行简要介绍。
1 总体设计
铁山路跨高速大桥主线桥全长约650m，宽40m，跨线主桥采用三孔悬浇预应力砼变高度连续箱梁，引桥采用标准跨预应力砼预制组合小箱梁，主线桥布置为：西引桥（4×30+5×30+4×30）+主桥（36+60+36）+东引桥4×30。主桥西面设置1:4梯坡道与地面道路沟通，主桥东面设置1:2梯道与地面道路沟通，桥下两侧设置辅道与周边道路沟通，如图1所示。
图1 铁山路大桥
1.1 主桥设计
1.1.1 基本构造
主桥采用36+60+36m悬浇预应力砼变高度连续箱梁，主跨60m跨越高速公路，按两幅布置，单幅宽20.0m，双幅间预留2cm结构分缝。主桥中墩采用“双柱式花瓶”墩，边墩采用排架墩。
每幅桥截面为单箱双室，扣除滴水构造和分幅缝后顶宽19.84m，底宽12.84m，悬臂长3.5m。箱梁顶面设置2%单向横坡，底面与顶面平行。中支点处梁高4.0m，跨中梁高2.0m。顶板厚0.28m，悬臂板端部厚0.18m，根部厚0.74m；腹板厚0.45～0.65m，底板厚0.25～0.50m。梁高及底板厚度采用圆曲线变化，桥面竖曲线范围段，箱梁顶面与竖曲线保持一致。端横梁、中横梁分别厚1.2m、2.0m，均布置人孔。为方便挂篮前后移动，每幅桥箱梁挑臂外侧各预留50cm后浇带，待两幅桥梁合龙后，再行浇筑。主桥采用悬臂现浇施工，在控制每个节段重量相差不大的情况下，主桥对称划分7个悬浇节段，最重悬浇节段为1号段，约144t（未计齿块重），合龙段长2.0m，边跨现浇段长4.92m。主桥构造简图如图2～图4所示。
图2 主桥剖立面图
图3 主桥跨中断面
图4 主桥中横梁端面
1.1.2 主要技术标准
（1）设计基准期：100年；（2）安全等级：一级；（3）荷载标准：汽车荷载：城-A级；主线桥非机动车道按一条机动车道计算；人群荷载：3.5kN/m2；（4）设计车速：主线50km/h；（5）重要性系数：1.1；（6）净空高度：高速公路下穿通行净空≥5.5m；（7）抗震设计标准：工程所在场地抗震基本烈度6度，地震动峰值加速度0.05g，本桥按7度抗震设防；（8）设计使用年限：100年。
1.1.3 预应力布置
主桥采用纵向、横向两向预应力结构，纵向钢束主要体现为腹板（F）、顶板（T）、底板（B）钢束，相应钢束最大规格分别为12股、9股、12股φs15.2钢绞线，如图5、图6所示。横向钢束主要布置于桥面板、端横梁和中横梁，桥面板横向钢束采用采用3股φs15.2钢绞线，单端张拉，M15-3扁锚，端横梁、中横梁钢束最大规格分别为12股、15股φs15.2钢绞线。
图5 纵向钢束示意图
图6 中墩处纵向钢束示意
1.1.4 纵向计算
（1）计算模型。采用桥梁博士软件将主梁进行离散模拟分析，计算模型含130个单元、131个节点，按22个施工阶段进行模拟计算。
（2）主要计算参数及假定。砼容重26kN/m3；C50砼弹模3.45×104MPa；钢绞线弹模1.95×105MPa；塑料波纹管：管道摩擦系数μ=0.16，管道偏差系数k=0.0015；钢束张拉控制应力：0.7～0.75fpk。
防撞护栏及桥面铺装考虑荷载，不参与受力。汽车活载按三车道考虑折减计算，非机动车道按1个机动车道考虑。
系统升、降温+25℃、-20℃；桥面升温梯度：T1=14℃，T2=5.5℃；桥面降温梯度：T1=-7℃，T2=-2.75℃；不均匀沉降10 mm；车道横向分布系数计算考虑偏载系数1.15；人群3.5kN/m2；冲击系数按中跨60m桥跨进行计算；收缩、徐变时间按10年考虑；挂篮两支点间距按5.0m控制，挂篮重按80t计算。
（3）主要计算结果。按A类预应力砼结构设计，施工阶段计算结果略，运营阶段主要计算结果如图7～图10所示（1/2桥跨，应力单位MPa）。
图7 长期效应组合上、下缘最小正应力 图8 短期效应组合上、下缘最小正应力
图9 短期效应组合主拉应力 图10 标准组合主压应力
上述计算结果显示桥梁结构在长期效应组合未出现拉应力；短期效应组合上缘除梁端个别点外基本处于受压状态，最小压应力0.35MPa，中支座顶最小压应力0.98MPa，跨中上缘最小压应力1.08MPa；下缘未出现拉应力，下缘最小压应力1.12MPa，跨中下缘最小压应力2.0MPa；短期效应组合最大主拉应力1.07MPa＜0.5ftk=1.325MPa；标准值组合最大主压应力12.20MPa＜0.6fck=19.44MPa，桥梁结构受力满足规范要求。
1.2 引桥设计
上部采用标准跨径30m预应力砼组合小箱梁；下部桥墩采用直径1.6m钻孔灌注桩接直径1.4m墩柱接高1.7m盖梁排架墩，桥台采用直径1.2m钻孔灌注桩接高1.5m盖梁轻型桥台。
按两幅布置，两幅之间预留2cm结构缝。小箱梁参照交通部标准图集进行改造，边梁、中梁预制顶宽为2.85m、2.4m，底宽均为1.0m，湿接缝宽0.908m。小箱梁高1.6m，顶、底板厚0.2m，腹板水平方向宽0.27m。小箱梁于梁端和跨中分别设置端隔板、中隔板，对应厚0.25m、0.2m。
小箱梁设置腹板和顶板纵向预应力钢束，两端张拉。小箱梁建议工厂预制、现场利用架桥机架设施工。每联小箱梁采用先简支后连续设置。
本次设计小箱梁采用单梁计算，横向分布系数计算是重要环节；按A类预应力砼结构设计，本次设计小箱梁结构受力满足规范要求。
2 桥梁设计要点
2.1 预应力布置
竖向预应力筋可有效提高截面抗剪能力，本次设计根据计算分析截面抗剪满足受力要求，为方便施工未设置竖向预应力。
为防止预应力钢束管道堵塞，主桥纵向预应力于顶、底板设置了预备束，预备束实际施工未启用，采用压浆处理。
2.2 临时固结
主桥悬浇施工临时固结采用墩外设置临时钢管柱结构，单幅桥每个墩柱设置6根直径1.0m、壁厚20mm临时立柱钢管，内部灌注C40砼，临时立柱对称于墩中心线布置，中心间距4.4m，横桥向于腹板中心或就近布置；直径32mm精轧螺纹筋上接箱梁、下连承台，布置于临时立柱钢管内，如图11所示。
图11 临时固结布置图
图12 劲性骨架布置图
2.3 合龙劲性骨架
主桥合龙段劲性骨架采用型钢与预埋钢板组合形式，结合腹板位置设置于箱室顶、底板，顶板设6道骨架，对应每道腹板2道，底板设4道骨架，一个合龙段共设置劲性骨架10道，如图12所示。
3 方案设计过程简介
本工程为世行贷款支持项目，在可研报告编制阶段，经与世行专家汇报沟通，确定采用上跨桥梁形式。
向高速公路管理部门汇报考虑了3个方案：（1）利用高速公路中央分隔带设桥墩、上部结构统一采用30m预制结构形式；（2）跨高速主桥采用跨径50m单孔钢结构形式；（3）36+60+36m三孔预应力砼连续梁形式。方案一经济实用，施工方便，但中央分隔带桥墩施工期间需围挡，影响高速现状交通，且管理部门担心桥墩布于高速中央分隔带存在车撞隐患，方案一被排除；方案二钢结构节段吊装需在高速范围搭设临时支架，影响交通，且后期维护管养工作量增加，方案二未获通过；方案三采用三孔连续预应力砼箱梁，悬臂施工，对桥下高速交通影响小，后期养护方便，被选为后期实施方案。
高速管理部门选定的方案三，西引桥长约390m，东引桥长约120m。东引桥纵坡2.2%，与主桥断面保持一致，设置人行道与非机动车道，桥宽40m；西引桥纵坡由2.2%渐变为3.5%，考虑了两个方案：（1）于主桥端部设置梯坡道，将行人与非机动车提前落地，西引桥仅保留机动车道，桥宽24m；（2）西引桥与主桥断面统一，保留人行道与非机动车道，桥宽40m。方案A经济节省，但西引桥非机动车需通过梯坡道上、下桥，不符合非机动车骑行习惯，不够人性化，经与世行专家汇报沟通，要求设计以人为本，选定方案B，同时保留方案A的梯坡道以给行人和非机动车多一个选择，如图1所示。
4 相关注意事项
（1）跨高速主桥须预留高速远期拓宽为双向八车道对应路基宽不小于41m的条件，高速通行净空不小于5.5m，并考虑悬臂施工挂篮于梁底的构造空间。
（2）两幅桥悬臂施工需预留挂篮前行与后退空间。
（3）主桥合龙顺序采用先边跨后中跨；合龙段两侧梁段砼龄期应基本相当；边跨支架现浇段可根据边跨悬浇节段实际轴线和标高适当调整以利边跨顺利合龙。
（4）本桥合龙时采用劲性骨架锁定连接，未考虑预应力钢束临时张拉。合龙段劲性骨架原则要求在一天中温度最低时对称、均衡、快速锁定，合龙段砼尽量选择一天温度最低且稳定的时段内浇筑。本桥实际在冬季合龙，需避开雨雪等不良天气，合龙段砼需采取御寒保暖养护措施。
（5）劲性骨架锁定前需在T构两端配重，配重可参考1/2合龙段重量并以现场实际监测确定。边跨合龙段砼浇筑时，边跨端配重同步卸载，中跨端配重暂不卸载、待中跨合龙段砼浇筑时再同步卸载。
（6）引桥小箱梁需避免逐一整孔施工，尽量沿下部结构对称中线位置首先通长架设2~3道梁，接下来在已架设小箱梁两侧沿纵向对称安装，防止下部结构偏心受力过大。小箱梁架设不能影响主桥预应力钢束张拉等相关作业。
5 结语
（1）铁山路大桥于2013年10月完成施工图设计，主桥2017年11月顺利合龙。根据监控单位反馈，主桥施工线型与设计吻合较好，施工误差控制理想，合龙较为顺利。对类似桥梁设计可供参考。
（2）引桥小箱梁构造基于标准图适当改造加强，根据预制加工及现场吊装、施工情况，本次设计小箱梁各方面表现均较良好。考虑到小箱梁各项材料指标较为经济节省，对于重要工程建议适当加强并复算。
参考文献
[1]公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范：JTJ D62—2004[S]．
[2]公路桥涵设计通用规范：JTG D60—2004[S]．
[3]公路桥涵地基与基础设计规范：JTG D63—2007[S]．
[4]公路桥涵施工技术规范：JTG/T F50—2011[S]．
[5]刘效尧，徐岳．梁桥[M]．2版．北京：人民交通出版社，2011．
收稿日期：2018-04-19
作者简介：兰辉萍（1979-），男，安徽省城建设计研究总院股份有限公司高级工程师，硕士，研究方向：桥梁设计。
