長沙市萬家麗路快速化改造工程橋梁設(shè)計

陳 峭

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

萬家麗路是長沙重要的一條城市快速路，本次設(shè)計北起福元路，南至何晏路，路線全長約7.4 km，沿線自北至南依次經(jīng)過14個重要相交路口，現(xiàn)狀萬家麗路雙向六車道。

現(xiàn)狀萬家麗路已無法滿足交通需求，本次橋梁工程主要改造內(nèi)容如下：主路全線高架，雙向六車道，高架主路和地面輔路通過設(shè)置平行式匝道橋梁落地予以溝通，工程范圍內(nèi)設(shè)置4對平行式匝道及1座三一大道立交。

主路高架標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?5 m，整幅高架橋設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)段跨徑為30 m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。平行匝道橋標(biāo)準(zhǔn)寬7.5 m及8 m，標(biāo)準(zhǔn)段跨徑為30 m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。三一大道立交共布置6條匝道，立交匝道橋標(biāo)準(zhǔn)寬度為8 m，標(biāo)準(zhǔn)段跨徑采用19～25 m，采用鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求

主路高架按全封閉城市快速路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計車速80 km/h，設(shè)計荷載城-A級，設(shè)計使用年限100 a；設(shè)計安全等級一級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0＝1.1；地震基本烈度6度，設(shè)計基本地震動峰值加速度0.05 g，抗震設(shè)防類別為乙類，抗震設(shè)防措施等級7級；耐久性設(shè)計環(huán)境類別I類[1-2]。

施工期間要求現(xiàn)狀地面交通不能中斷。

3 橋梁工程總體設(shè)計

3.1 主要控制因素

（1）相交路口

橋梁建設(shè)范圍內(nèi)有14條重要的相交路口，其中有1條道路為規(guī)劃快速路，有4條道路為城市主干路。

（2）路中線地面下排水管、排水箱涵

沿萬家麗路中線地面下全線埋設(shè)有排水管，局部為排水箱涵，橋梁下部結(jié)構(gòu)布置時盡可能避開路中線大型排水管（箱涵）。

（3）地鐵

與本工程全線共線的有地鐵5號線，其中位于荷宴路萬家麗廣場處的換乘站已建成。橋梁跨徑與橋墩位置必須避開已經(jīng)建成的萬家麗廣場站，且應(yīng)避開5號線及相關(guān)線路站點(diǎn)和區(qū)間線位。橋梁樁基布置受限時須滿足距地鐵盾構(gòu)凈距不小于1.5 m，有條件時盡可能遠(yuǎn)離地鐵。地鐵距橋梁樁基距離較時，在滿足承載力時，樁底標(biāo)高需在地鐵底部一定距離。

3.2 橋梁跨徑的選擇

（1）主路及平行匝道標(biāo)準(zhǔn)段跨徑選擇

主路高架橋梁除立交區(qū)外均為一層高架，距離地面高度約8 m，高度較適中。橋面為6車道，標(biāo)準(zhǔn)寬度25 m，匝道出入口處橋面展寬。高架布跨主要以30 m標(biāo)準(zhǔn)跨度為主，綜合考慮立交設(shè)置、匝道布置、路口位置等的影響，部分路段（非路口段）采用27～40 m跨徑進(jìn)行調(diào)整。

（2）主路及平行匝道跨路口段跨徑選擇

a.跨越快速路——三一大道橫向跨線橋：現(xiàn)狀三一大道橫向跨線橋總寬36 m，結(jié)合地面輔路布置以及避開老橋結(jié)構(gòu)，該處跨徑選定為52 m。

b.跨越主干路——福元路、匍園路、晚報大道、遠(yuǎn)大路交叉路口，從交通功能來看，路中心不宜設(shè)墩，跨徑結(jié)合路口交通組織確定為60 m。

c.跨越其余交叉路口，為滿足車輛通行、人行過街等路口交通組織需要，結(jié)合路口規(guī)劃紅線寬度，跨路口跨徑，主跨采用40 m、45 m、50 m。

（3）避開地鐵站、橫穿排水管、排水箱涵等地下構(gòu)造物

有已建地鐵站，存在較大尺寸或較多的橫穿排水管、排水箱涵的，為盡量避免管線的改造，跨徑適當(dāng)拉大，采用45 m、50 m。

（4）立交區(qū)跨徑選擇

三一大道立交中部分匝道半徑較小，且需跨越地面道路和下層匝道，為減小匝道橋扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，小半徑匝道標(biāo)準(zhǔn)跨徑選擇在19～25 m間；跨越地面道路和下層匝道處根據(jù)地面交通組織和下層匝道寬度等確定其跨徑，跨徑選擇30～40 m間；近似直線的匝道橋跨徑選擇在30 m左右。

3.3 橋梁結(jié)構(gòu)選型

萬家麗路是長沙重要通道，線路穿越區(qū)域現(xiàn)狀主要為住宅、商業(yè)、綠地公園等，對高架橋景觀有較高要求，考慮整體美觀性、施工難易程度、工程建設(shè)的緊迫性和對周圍居民出行的影響，采用以下形式。

3.3.1 高架橋梁主路及平行匝道結(jié)構(gòu)型式的選擇

（1）標(biāo)準(zhǔn)段：上部采用能適應(yīng)各種平面線形和橋?qū)捵兓缭侥芰Υ蟮默F(xiàn)澆等高“飛雁形”斜腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，

（2）跨交通量一般或采取措施可維持正常交通的路口，采用現(xiàn)澆等高或變高“飛雁形”斜腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

（3）跨交通繁忙的路口及現(xiàn)狀橋梁段：采用對地面交通影響小，施工周期短可少支架或無支架施工的鋼－混凝土組合梁。

整體式斷面箱梁較寬，上下呼應(yīng)，下部采用雙柱花瓶式橋墩，流線形的橋墩頂部線條與上部箱梁自然順暢過渡。

3.3.2 立交匝道結(jié)構(gòu)型式的選擇

三一大道立交匝道標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)? m，小半徑匝道展寬至9.1 m。匝道橋梁分為三種類型：

（1）小半徑曲線標(biāo)準(zhǔn)段：平曲線半徑小，跨徑不超過25 m，為使結(jié)構(gòu)受力明確，減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，采用鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。

（2）小半徑曲線跨越下層橋梁和地鐵段：平曲線半徑小，下層有地面道路、橋梁、地鐵時，跨徑超過了25 m，綜合考慮曲線橋梁的受力，減小施工對地面交通和下層跨線橋的影響，減小施工難度等因素，采用連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)。

（3）大半徑及近似直線段：曲線半徑較大或基本為直線，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)小，采用與主路結(jié)構(gòu)類型相同的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

匝道寬度較小，上下呼應(yīng)，采用獨(dú)柱式花瓶形橋墩，考慮到景觀效果和放置支座的需要，頂部擴(kuò)大成花瓶式。

4 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）主路標(biāo)準(zhǔn)段：等高現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。

主梁采用單箱4室箱型斷面，梁高2 m，頂寬24.8 m，底寬16.6 m；頂板厚220 mm，底板厚220～400 mm，腹板厚400～600 mm。外腹板與頂板間采用半徑3.5 m圓弧過渡，外腹板與底板間設(shè)置半徑0.6 m的圓弧倒角。端橫梁、中橫梁厚度分別為1.2 m、2.4 m。箱內(nèi)布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，橫梁內(nèi)布置橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，見圖1。

圖1 主路標(biāo)準(zhǔn)段1/2跨中斷面、1/2支點(diǎn)斷面（單位：mm）

（2）主路跨路口段：上部結(jié)構(gòu)型式分四種：跨徑不大于45 m以下采用等高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁；跨徑大于45 m以上采用變高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁：跨三一大道采用（38+52+42）m連續(xù)鋼-混凝土組合箱梁；跨晚報大道、遠(yuǎn)大路采用60 m簡支鋼-混凝土組合箱梁。

a.等高現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。主跨跨徑40 m、45 m，構(gòu)造與標(biāo)準(zhǔn)跨徑類似，梁高及腹板厚度相應(yīng)增加，40 m跨梁高2.3 m，45 m跨梁高2.5 m。

b.變高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁?？鐝浇M合有三種，（35+50+35）m、（45+60+45）m及(45+65+45)m。在此以標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)払=25.0 m（35+50+35）m變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁為例進(jìn)行說明，其余跨徑與其類同。

箱梁橫斷面采用單箱4室截面形式，梁底中墩到跨中20 m范圍內(nèi)按二次拋物線變化，箱梁高度有3 m變化到2 m。箱梁頂寬24.8 m，底寬為16.6～14.988 m，頂板厚 0.22 m,底板厚為 0.22～0.50 m，腹板厚度為0.55～0.75 m，端橫梁、中橫梁厚度分別為1.6 m、2.8 m，見圖2。

圖2 主路跨路口段連續(xù)箱梁1/2跨中斷面、1/2支點(diǎn)斷面（單位：mm）

c.鋼-混凝土組合梁。簡支鋼-混凝土組合梁跨徑為50 m和60 m，50 m跨梁總高2.7 m，其中鋼梁高2.48 m，混凝土頂板厚0.22 m。60 m跨梁高3 m，其中鋼梁高2.75 mm混凝土頂板厚0.25 m。箱內(nèi)設(shè)五道腹板，頂板、底板和腹板采用板式加勁肋。鋼-混凝土組合梁設(shè)通長布置的鋼頂板，鋼梁架設(shè)焊接成整體后混凝土橋面板可直接在鋼頂板上現(xiàn)澆，不需底模及支架，對地面交通影響小，見圖3。

圖3 60 m跨1/2跨中斷面、1/2支點(diǎn)斷面（單位：mm）

主路跨越三一大道處采用（38+52+42）m連續(xù)鋼-混凝土箱梁，梁高3.0 m，構(gòu)造與以上簡支鋼-混凝土箱梁類似，腹板厚度等相應(yīng)增加。

（3）平行匝道標(biāo)準(zhǔn)段：等高現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。

標(biāo)準(zhǔn)段跨徑為30 m，3～4跨一聯(lián)，橋?qū)?.5 m和8 m。采用飛雁形預(yù)應(yīng)力混凝土等高連續(xù)梁，梁高2 m。主梁采用單箱單室箱型斷面，梁高2 m，頂寬 7.3（7.8）m，底寬 3.2 m；頂板厚 220 mm，底板厚220～400 mm，腹板厚400～600 mm。外腹板與頂板間采用半徑1.5 m圓弧過渡，外腹板與底板間設(shè)置半徑0.3 m的圓弧倒角。端橫梁、中橫梁厚度分別為1 m、2 m。箱內(nèi)布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，見圖4。

圖4 平行匝道標(biāo)準(zhǔn)段1/2跨中斷面、1/2支點(diǎn)斷面（單位：mm）

（4）立交匝道標(biāo)準(zhǔn)段：三一大道立交匝道結(jié)構(gòu)型式分為三種類型：處于小半徑曲線段，跨徑19～25 m，采用鋼筋混凝土連續(xù)箱梁；近似直線段，標(biāo)準(zhǔn)跨徑30 m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土等高連續(xù)箱梁；跨路口及小半徑大跨段，跨徑25～43 m，采用鋼箱連續(xù)梁。

a.鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。立交匝道小半徑曲線段采用鋼筋混凝土箱梁，孔跨布置有2跨、3跨、4跨一聯(lián)三種，單跨跨徑19～25 m。在此以等寬B=9.1 m為例進(jìn)行說明。箱梁橫斷面采用單箱單室截面形式，箱梁頂寬8.9 m，底寬4.45 m，梁高1.7 m，頂板厚0.22 m，底板厚為0.2～0.40 m，腹板厚度為0.4 m～0.6 m，端橫梁、中橫梁厚度分別為1 m、1.8 m，見圖5。

圖5 立交匝道標(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)箱梁1/2跨中斷面、1/2支點(diǎn)斷面（單位：mm）

b.等高現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。近似直線段采用，標(biāo)準(zhǔn)跨徑30 m，構(gòu)造及設(shè)計與平行匝道標(biāo)準(zhǔn)段基本相同。

c.鋼箱連續(xù)梁。跨路口及小半徑大跨段采用，跨徑25～43 m，梁高2.0 m，跨中截面頂板板厚14 mm，底板板厚16 mm，腹板板厚12 mm；支點(diǎn)截面板厚均為16 mm，見圖6。

圖6 箱梁連續(xù)梁1/2跨中斷面、1/2支點(diǎn)斷面（單位：mm）

4.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）主路標(biāo)準(zhǔn)段：雙柱H型花瓶墩。

下部結(jié)構(gòu)采用雙柱H型花瓶墩，為避開路中主排水管（箱涵），立柱間距適當(dāng)拉開，路中為排水管時，路中分隔帶寬10 m，立柱外邊間距9.5 m，單個立柱柱底尺寸1.7 m×1.8 m。中墩頂立柱尺寸為2.2 m×1.8 m，邊墩頂立柱尺寸為2.2 m×2.6 m。每個立柱下均設(shè)獨(dú)立承臺，單個承臺平面尺寸為3.2 m×3.2 m，厚2.5 m。根據(jù)地質(zhì)資料，分為摩擦樁和端承-摩擦樁，單個立柱下布置1根Φ2.5 m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，摩擦樁樁基持力層為<6-2-1>全風(fēng)化礫巖、<8-1>全風(fēng)化板巖，平均樁長約32 m，端承-摩擦樁樁基持力層為<6-1-3>中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<6-2-3>中風(fēng)化礫巖、<5-1-3>中風(fēng)化礫巖，平均樁長約25 m，見圖7。

（2）主路跨路口段：跨路口段下部結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)段下部結(jié)構(gòu)類型一致，根據(jù)計算結(jié)果增加立柱尺寸，增加樁基根數(shù)。

（3）平行匝道標(biāo)準(zhǔn)段：單柱花瓶墩。

采用單柱花瓶墩，立柱柱底尺寸1.5 m×2.0 m，中墩柱頂尺寸為1.5 m×3.2 m，邊墩柱頂尺寸為2.2 m×3.2 m。柱下接整體承臺及樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)采用2Φ1.2 m鉆孔灌注樁，樁基持力層、樁長等同相鄰主路標(biāo)準(zhǔn)段，見圖8。

（4）立交匝道標(biāo)準(zhǔn)段：標(biāo)準(zhǔn)段下部結(jié)構(gòu)與平行匝道下部結(jié)構(gòu)構(gòu)造和設(shè)計基本相同，小半徑曲線段考慮了設(shè)置支座偏心以減小反力的不均衡。

圖7 主線立面、中墩側(cè)面、邊墩側(cè)面（單位：mm）

圖8 匝道立面、中墩側(cè)面、邊墩側(cè)面（單位：mm）

5 施工方法及步驟

（1）混凝土箱梁

一般路段采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，利用現(xiàn)狀地面道路，可節(jié)省地基處理費(fèi)用；跨路口段采用少支架、下導(dǎo)梁現(xiàn)澆施工，不斷地面交通。具體施工順序：基礎(chǔ)鉆孔樁施工；→澆注承臺、立柱；→局部地基硬化處理，地面交通組織；→搭支架；→由跨中向兩側(cè)支點(diǎn)擴(kuò)展?jié)沧⒒炷粒弧鷱埨A(yù)應(yīng)力；→拆除支架；→施工橋面系，施工地面道路。

（2）鋼-混凝土組合梁

跨徑較大，在不斷交通的前提下，設(shè)置臨時墩架設(shè)，分段吊裝，焊接成整體，橋面板在鋼梁頂板上現(xiàn)澆。具體施工順序：基礎(chǔ)鉆孔樁施工；→澆注承臺、立柱；→地面交通組織，搭設(shè)臨時墩；→分段安裝，焊接成整體；→拆除臨時墩；→澆注橋面板混凝土；→施工橋面系，施工地面道路。

6 結(jié)語

萬家麗路快速化改造工程是長沙市重點(diǎn)重大工程項目。工期短，施工圖設(shè)計2個月，工程目前在建，主線下部結(jié)構(gòu)基本已建成。

跨交叉口處，路中心不設(shè)橋墩，全部采用一跨過橫向道路，梁底采用三次拋物線型，具有結(jié)構(gòu)高度小、外形美觀、地面通透無視距影響等突出優(yōu)點(diǎn)。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較低，設(shè)計變更少，施工速度快，獲得業(yè)主和當(dāng)?shù)孛襟w及居民的好評，將是長沙市政道路建設(shè)發(fā)展的一條標(biāo)志性道路。

[1]范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京:人民交通出版社,1988.

[2]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2012.