合肥市阜陽北路高架橋總體設(shè)計(jì)

朱建方,王守君,趙心源,崔云志

(濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限責(zé)任公司,山東濟(jì)南,250101)

合肥市阜陽北路高架橋總體設(shè)計(jì)

朱建方,王守君,趙心源,崔云志

(濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限責(zé)任公司,山東濟(jì)南,250101)

介紹了合肥市阜陽北路高架橋的總體設(shè)計(jì),阜陽北路是合肥市“六橫六縱“快速路網(wǎng)體系中的“中縱”的一部分,是合肥市南北向快速通道的組成部分,同時(shí)也是合肥市北向重要的出城口道路,工程全長9.3 km。全線采用雙向6車道地面輔道+雙向4～6車道高架橋型式。高架道路全線跨越現(xiàn)狀鐵路及專用線兩條;沿線共設(shè)置6對平行式上、下匝道;與北二環(huán)快速路相交節(jié)點(diǎn)設(shè)置互通立交一座。高架橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩。

高架橋;預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁;立交;阜陽北路

1 工程概述

阜陽北路是合肥市“六橫六縱”快速路網(wǎng)體系中的“中縱”的一部分,是合肥市南北向快速通道的組成部分,同時(shí)也是合肥市北向重要的出城口道路。阜陽北路北端通向北繞城高速,進(jìn)而向北可通向長豐縣,是市中心連接廬陽產(chǎn)業(yè)園,合肥北城的重要通道;其地面輔道作為快速路的集散車道,同時(shí)滿足沿線區(qū)域交通出行和公交車的通行,見圖1。

圖1 工程區(qū)域位置圖

阜陽北路高架起點(diǎn)為東方大道以北500 m,與新建成的合水路連接,終點(diǎn)為沿河路,出城方向高架起點(diǎn)為沿河路北,進(jìn)城方向高架終點(diǎn)為臨泉路北。全線與鐵路相交兩處,其中東方大道交口南側(cè)現(xiàn)狀鐵路專用線平交口處,設(shè)計(jì)采用高架道路上跨,地面輔道與鐵路平交;跨合九、合武鐵路線處,對現(xiàn)狀跨鐵路橋拆除新建以滿足鐵路凈空,同時(shí)新建輔道橋。渦陽路主線下穿阜陽北路輔道;北二環(huán)路為規(guī)劃城市快速路,該節(jié)點(diǎn)處預(yù)留遠(yuǎn)期建設(shè)互通立交的條件。

工程道路總長9.3 km,高架道路總長9.01 km,道路紅線寬度二環(huán)以內(nèi)45 m,二環(huán)以外50 m,在匝道、港灣和交叉口處紅線寬度拓寬。高架為雙向四～六車道;地面道路為雙向六車道。全線共設(shè)置六對上下匝道,在北二環(huán)路交口處根據(jù)互通立交總體方案預(yù)留互通立交接口。輔道采用地面型式,標(biāo)準(zhǔn)段雙向6車道,全線均設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道和人行道。本工程屬大型市政工程。

2 橋梁結(jié)構(gòu)總體構(gòu)思［1-3］

2.1 橋梁體系選擇

六車道高架橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為25.5 m,四車道高架橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為23 m,道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖2。

本工程為城市快速路,等級(jí)高,對行車速度、舒適性要求較高?？紤]簡支結(jié)構(gòu)整體性較差,車速較高情況下易引起跳車,本工程采用連續(xù)梁體系。

2.2 橋梁結(jié)構(gòu)選擇

橋梁結(jié)構(gòu)體系選取三種進(jìn)行闡述:

(1)連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)

圖2 高架橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖(單位:m)

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)整體性能好,抗扭剛度大,跨越能力大,能適應(yīng)因匝道設(shè)置引起的平面線形和橋?qū)挼淖兓??？衫媒Y(jié)構(gòu)整體性的特點(diǎn),橋墩上不必設(shè)置蓋梁,橋下視覺較通透開闊,為地面交通留下較大的通行空間,比較適應(yīng)城市高架快速路的需求特點(diǎn)。施工采用支架現(xiàn)澆,由于在現(xiàn)狀道路上搭設(shè)支架,地基條件較好,施工比較方便。

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)是目前城市高架橋梁首選的結(jié)構(gòu)形式,在各大城市中被廣泛采用。

(2)預(yù)制后張簡支小箱梁結(jié)構(gòu)

預(yù)制后張簡支小箱梁結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較低,結(jié)構(gòu)剛度較大,抗扭性能較好,梁高適中,采用工廠化批量預(yù)制,安裝完成后現(xiàn)澆橫向接縫,形成整體橋面,施工速度較快,對地面交通影響較小。需設(shè)置蓋梁,相對于連續(xù)箱梁,橋下視覺較通透開闊情況稍差。由于設(shè)置蓋梁為地面交通留下的通行空間條件稍差,目前,在對地面交通條件要求較高的城市高架快速路中較少采用。

(3)預(yù)制后張“T”形梁

預(yù)制后張“T”形梁設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)成熟,跨徑較大,梁高較大,采用工廠化批量預(yù)制,安裝完成后現(xiàn)澆橫向接縫,連接橫梁,形成整體橋面,施工速度較快。需設(shè)置蓋梁,橋下縱橫梁密布,較為零亂,視覺景觀效果較差。由于設(shè)置蓋梁為地面交通留下的通行空間條件稍差,上世紀(jì)八、九十年代采用較多,目前,在對地面交通條件要求較高的城市高架快速路中較少采用。

(4)結(jié)構(gòu)體系比選

預(yù)制結(jié)構(gòu)較適合長線施工,但因地面道路和匝道接口交錯(cuò)布置,跨徑很難做到標(biāo)準(zhǔn)化,且現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)與預(yù)制結(jié)構(gòu)交錯(cuò)布置,對預(yù)制結(jié)構(gòu)施工較為不利,同時(shí)施工期間沿線單位的交通出行對預(yù)制結(jié)構(gòu)的吊裝施工影響較大。

高架橋下部結(jié)構(gòu)受地面交通組織的影響,標(biāo)準(zhǔn)段橋梁墩柱間距較小,預(yù)制結(jié)構(gòu)需設(shè)置蓋梁,蓋梁懸臂長度大,需采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),且蓋梁根部結(jié)構(gòu)尺寸較高,受橋下凈空控制,橋梁整體縱坡需抬高,建筑高度需加大,從而對上下匝道的設(shè)置影響突出,匝道的坡長需增大,坡道落地點(diǎn)的位置距離路口的距離縮短,對地面的交通組織帶來巨大影響,特殊情況下甚至需取消匝道口的設(shè)置,這將有礙于快速路交通集散功能的發(fā)揮。同時(shí),對互通立交段縱坡的調(diào)整困難較大,需增加互通立交的占地,增加征地及拆遷工作量。同樣,因此標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

綜上,整體現(xiàn)澆的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)在整體性能,抗扭剛度,跨越能力,適應(yīng)平面線形和橋?qū)挼淖兓?橋下視覺效果,為地面交通留下的通行空間及適應(yīng)城市高架快速路的需求特點(diǎn)等方面具有較大優(yōu)勢,為首選方案,見圖3。

圖3 高架橋景觀效果圖1

3 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 跨徑布置

該工程線路長,標(biāo)準(zhǔn)段基本跨徑30 m;沿線多處跨越相交道路及鐵路,橋梁在跨越東方大道、天水路、清河路、臨泉路、北二環(huán)、北一環(huán)等特殊節(jié)點(diǎn),根據(jù)規(guī)劃要求,橋梁需一跨跨越,結(jié)合地面道路交通組織渠化,上述節(jié)點(diǎn)橋梁跨度40～60 m。

3.2 橫向支承布置

受地面道路路幅的控制,箱梁墩柱布置只能布置在中央綠化帶內(nèi)。雙向6車道高架橋橫向支座間距5.3 m,橫梁懸臂10.1 m;雙向4車道高架橋橫向支座間距4.3 m,橫梁懸臂9.35 m,橋梁為橫向受力控制設(shè)計(jì)。主梁單跨跨徑40 m以下采用雙向預(yù)應(yīng)力大懸臂等截面連續(xù)箱梁,標(biāo)準(zhǔn)跨徑為30 m,梁高2.3 m;單跨跨徑40～60 m采用雙向預(yù)應(yīng)力大懸臂變截面連續(xù)箱梁。

3.3 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計(jì)

阜陽北路高架橋共有82聯(lián),結(jié)構(gòu)體量大,工期緊,預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的合理設(shè)計(jì)對整個(gè)工程的按時(shí)竣工具有重要影響。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁標(biāo)準(zhǔn)段采用單箱三室結(jié)構(gòu),梁高2.3 m,頂板后0.25 m,底板厚0.22 m,腹板厚0.6 m,主梁翼緣懸臂長度3.65 m,見圖4。

圖4 主線橋箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖(單位:cm)

箱梁采用雙向預(yù)應(yīng)力。其中縱向預(yù)應(yīng)力采用19-φs15.2、17-φs15.2、15-φs15.2及 12-φs15.2四種。為便于全橋流水作業(yè),施工單位自由安排施工順序,合理安排工期。腹板預(yù)應(yīng)力鋼束均采用兩端張拉,錨固在端橫梁及腹板頂部。頂、底板短束均錨固在中橫梁上。每聯(lián)箱梁施工期間互不干擾,可平行作業(yè)。

橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束采用19-φs15.2鋼絞線;橋面橫向預(yù)應(yīng)力采用3-φs15.2鋼絞線,單端張拉,張拉端與錨固端交錯(cuò)布置,間距50 cm布置一道,錨固采用扁錨群錨體系。

箱梁在上、匝道接口處及互通立交接口處為異型段,箱梁結(jié)構(gòu)根據(jù)橋?qū)挷煌?采用單箱多室結(jié)構(gòu)。

3.4 匝道橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程全線共設(shè)置六對上下匝道,匝道橋?qū)挾葹?.5 m。匝道橋的墩柱布置同與其并行的主線橋橋墩在同一軸線上。匝道橋主梁高度根據(jù)主線梁高并考慮橫坡的影響,保證匝道橋梁頂面與主線橋梁頂面在同一平面上,匝道橋梁高1.8 m,梁高與跨徑比例協(xié)調(diào),見圖5。

4 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 主線橋中央橋墩設(shè)計(jì)

根據(jù)道路總體設(shè)計(jì),主線高架橋中央橋墩布置于地面道路的中央綠化帶內(nèi),橋墩采用鋼筋混凝土柱式橋墩。

圖5 匝道橋箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖(單位:cm)

主線橋標(biāo)準(zhǔn)25.5 m寬橋墩采用鋼筋混凝土矩形墩,連續(xù)墩、固結(jié)墩、共用墩均為2根1.7 m× 1.7 m矩形墩,其中共用墩墩頂尺寸為1.7 m(橫橋向)×2.4 m(縱橋向),截面的四個(gè)邊角設(shè)半徑0.15 m的圓弧倒角。下接8 m×6.6 m×2.5 m鋼筋混凝土承臺(tái),樁基采用4根直徑為1.5 m鉆孔灌注樁,見圖6。

圖6 高架橋景觀效果圖2

主線橋25.5 m寬大跨徑(45 m以上)橋墩采用2根2 m×2 m矩形墩,下接10 m×6.6 m×2.5 m鋼筋混凝土承臺(tái),樁基采用6根直徑為1.5 m鉆孔灌注樁。

根據(jù)地質(zhì)勘察資料,工程全線樁基有摩擦樁和端承樁兩種。樁長根據(jù)樁側(cè)土層分布、樁端持力層巖面起伏及結(jié)構(gòu)受力情況綜合確定。

4.2 主線橋邊墩設(shè)計(jì)

高架橋兩側(cè)設(shè)有上下匝道,北二環(huán)路節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)期設(shè)置互通立交,主線高架橋加寬以布設(shè)加減速車道,根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的受力需要,在主線高架橋橋面加寬位置設(shè)外挑式橫梁及邊墩。主線橋邊墩的布設(shè)位于機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道之間的綠化帶內(nèi),服從地面交通組織。

主線橋邊墩一般為1.5 m×1.5 m矩形截面矩形柱式墩,四個(gè)邊角設(shè)半徑0.15 m的圓弧倒角。邊墩共用墩下端為1.5 m×1.7 m矩形截面,墩頂尺寸為1.5 m×2.4 m,過渡段高度3.5 m。邊墩基礎(chǔ)根據(jù)計(jì)算結(jié)果采用2 m高承臺(tái),承臺(tái)下設(shè)置兩根直徑為1.2 m鉆孔灌注樁。

4.3 匝道橋橋墩設(shè)計(jì)

匝道橋下部均采用鋼筋混凝土矩形獨(dú)柱墩,連續(xù)墩、共用墩均為1.5 m×1.5 m矩形墩,其中連續(xù)墩上接1.5 m×3.2 m擴(kuò)大頭,共用墩上接1.8 m× 3.2 m擴(kuò)大頭。下接5.5 m×2.5 m×2 m承臺(tái),樁基采用2根直徑為1.2 m鉆孔灌注樁,見圖7。

圖7 匝道橋橋墩構(gòu)造圖(單位:cm)

4.4 橋臺(tái)設(shè)計(jì)

主線橋25.5 m寬橋臺(tái)采用鋼筋混凝土U型橋臺(tái),下接鋼筋混凝土承臺(tái),樁基采用兩排,每排5根直徑為1.2 m樁基。

匝道橋橋臺(tái)采用鋼筋混凝土U型橋臺(tái),下接鋼筋混凝土承臺(tái),樁基采用兩排,每排2根直徑為1.2 m鉆孔灌注樁。

5 橋梁附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

本工程屬于大型市政工程,橋梁附屬設(shè)施包括支座、橋面鋪裝、橋面排水、防撞護(hù)欄、伸縮縫、隔音屏、避雷設(shè)施、鐵路防護(hù)網(wǎng)等。

5.1 支座

采用球型鋼支座,此類型支座結(jié)構(gòu)尺寸小,重量輕,安裝施工方便,更換維護(hù)容易,具備良好的轉(zhuǎn)動(dòng)性能和滑動(dòng)性能,支座使用壽命長。

5.2 橋面鋪裝

橋面鋪裝為復(fù)合式結(jié)構(gòu),上層為9 cm瀝青混凝土,其中,表面層4 cm采用SMA13,中面層采用5 cm 厚AC-16密級(jí)配瀝青混凝土;下層為8cm鋼筋混凝土,混凝土標(biāo)號(hào)不低于C40,且其抗折強(qiáng)度不小于4.5 MPa,混凝土鋪裝內(nèi)設(shè)冷軋帶肋鋼筋焊接網(wǎng);兩層間為橋梁專用防水層。

5.3 橋面排水

橋梁均需設(shè)置排水系統(tǒng)。高架橋及立交橋根據(jù)縱橫坡及匯水面積確定排水口的位置及數(shù)量,跨中排水采用一跨多排的排水方式。主路橋排水口設(shè)在兩側(cè)防撞欄桿內(nèi)側(cè),匝道橋設(shè)在低側(cè)防撞欄桿內(nèi)側(cè),雨水經(jīng)鑄鐵排水口匯入排水管沿墩柱順橋而下,引入地面排水系統(tǒng)。

5.4 防撞護(hù)欄

立交及高架橋兩側(cè)均需設(shè)置防撞欄桿,防撞護(hù)欄的型號(hào)與《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/TD81-2006)相應(yīng)的防撞等級(jí)、安全等級(jí)相匹配,防撞護(hù)欄采用組合式,防撞護(hù)欄的現(xiàn)澆混凝土底座寬度取0.5 m,防撞等級(jí):路側(cè)采用SA,中央隔離帶采用A m。

5.5 伸縮縫

橋梁伸縮縫型式應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)溫度變形、混凝土結(jié)構(gòu)收縮徐變、預(yù)加應(yīng)力、梁端轉(zhuǎn)角、伸縮縫安裝寬度、安裝時(shí)溫度及施工誤差等因素計(jì)算選型,采用多向變位梳齒形跨縫橋梁伸縮縫。

5.6 隔音屏

高架橋在靠近居民區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、科研單位、政府機(jī)關(guān)處應(yīng)在防撞欄桿上加裝隔音屏,以減少噪音污染。根據(jù)環(huán)科所提供的數(shù)據(jù),兩側(cè)合計(jì)需設(shè)置約5 000 m。

6 結(jié)語

合肥市阜陽北路高架橋工程目前已竣工通車,對于類似大型市政工程,在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段與項(xiàng)目所涉及的電力、鐵路、軌道交通等部門的方案銜接至關(guān)重要。施工階段,樁基施工是關(guān)系到工程全線能否順利實(shí)施的關(guān)鍵,相關(guān)的征地拆遷、管線遷改等工作必須先期開展。同時(shí),施工期間的交通組織十分重要,需解決好過境交通與區(qū)域交通兩大方面的問題,如在相關(guān)的繞城高速出入口、工程周邊路網(wǎng)設(shè)置交通指示牌,以屏蔽過境車輛,引導(dǎo)區(qū)域車輛順利通行。本文可為同類工程借鑒參考。

［1］ 衛(wèi)超，李運(yùn).武咸公路改造工程高架橋總體設(shè)計(jì)［J］.城市道橋與防洪，2012(6):93-96.

［2］ 張海華.寧波市機(jī)場快速路高架橫斷面寬度研究［J］.工程建設(shè)，2011(3):39-41.

［3］ CJJ129-2009，城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.

U448.28

B

1009-7716(2015)03-0061-04

2014-11-10

朱建方(1979-),男,山東臨沂人,工程師,從事道路橋梁工程設(shè)計(jì)工作。