成都杉板橋互通橋梁總體設(shè)計構(gòu)思

顧　濤， 張建強， 彭小濤

(中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司， 四川成都 610031)

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成都杉板橋互通橋梁總體設(shè)計構(gòu)思

顧濤， 張建強， 彭小濤

(中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司， 四川成都 610031)

【摘要】在杉板橋互通整體交通規(guī)劃基礎(chǔ)上，對整個互通范圍內(nèi)橋墩布跨、墩型選擇以及上部結(jié)構(gòu)選擇方面做出闡述。

【關(guān)鍵詞】杉板橋互通;橋梁布跨;墩型;梁體

1互通概述

1.1總體概況

成都市二環(huán)路是規(guī)劃快速路網(wǎng)中最內(nèi)側(cè)環(huán)形快速路?，F(xiàn)狀二環(huán)路位于一環(huán)路和三環(huán)路之間，由城市主干路網(wǎng)構(gòu)成，長度約28.03 km。二環(huán)系統(tǒng)的功能定位為核心區(qū)的保護環(huán)、主城交通的集散環(huán)和沿線區(qū)域的服務(wù)環(huán)，是全市性機動交通走廊。該系統(tǒng)承擔城市各功能區(qū)間快速迂回交通，且亦有對走廊沿線土地利用的服務(wù)性交通需求，采用快出慢進、多出少進、先出后進的匝道及立交節(jié)點設(shè)計原則。

杉板橋互通位于EPC-東3標段。本標段由北向南起于建設(shè)路口，分別跨越沙河、新鴻路口、雙林北支路、牛龍路口、萬年場路口、雙福二路(地鐵4號線)，止于雙福一路。包含主線、杉板互通、雙橋子互通(部分)及10條上下道，其中主線長2 079.957 m。橋梁工程共涉及主線和16條匝道，橋梁面積10.8×104m2。

杉板橋互通作為EPC-東3標段重要的節(jié)點工程之一，整體布置形似一條飄帶生動地飛躍在沙河之上。該互通是一個三層全互通立交，其中，第一層為既有路面，第二層由A、B、C、D、E共5條匝道構(gòu)成，第三層為快速路和快速公交(共雙向6車道)。杉板橋立交位于刃具立交和雙橋子立交之間，該立交為全部新建，是成華片區(qū)車輛上下二環(huán)路的重要通道。

1.2設(shè)計標準

(1)高架橋梁道路等級：城市快速路。

(2)設(shè)計速度：主線60 km/h；匝道40 km/h、30 km/h；地面40 km/h。

(3)車道及寬度：高架快速路主線3.25～3.5 m；高架公交專用道3.5 m(BRT)。

(4)道路凈空：≥5.0 m，并同時滿足人行天橋凈空要求。

(5)河道及航道規(guī)劃:河道規(guī)劃參數(shù)、通航凈空等根據(jù)水務(wù)、航道等管理部門相關(guān)依據(jù)執(zhí)行。

(6)車輛荷載等級:橋梁汽車荷載,城-A級?？焖俟卉囕v荷載，CDK6182車輛總長18 m，共3軸，滿載時最大軸重11.5 t；CDK6121車輛總長12 m，共2軸，滿載時最大軸重11.5 t。

動力系數(shù)K=2.5g(g為重力加速度)。

(7)地震烈度及抗震設(shè)防標準:抗震設(shè)防烈度為7度，水平向設(shè)計基本地震動加速度峰值為0.1g。橋梁抗震設(shè)防類別為乙類，橋梁抗震設(shè)防措施按8度區(qū)執(zhí)行。

(8)風(fēng)：設(shè)計基本風(fēng)速V10=24.5 m/s。

(9)設(shè)計基準期：100年。

(10)環(huán)境類別：Ⅰ類。

(11)安全等級：一級。

(12)防撞等級：SS級。

2橋梁方案選型原則

橋梁總體方案的設(shè)計中應(yīng)堅持“安全性”、“服務(wù)社會性”、“整體協(xié)調(diào)性”、“自然性”原則。設(shè)計中應(yīng)體現(xiàn)“安全、環(huán)保、舒適、和諧、經(jīng)濟”的設(shè)計理念，使設(shè)計具有安全性、舒適性、先進性和經(jīng)濟性。項目設(shè)計中積極采用現(xiàn)代交通設(shè)計理念和新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，提高項目的科技含量，降低工程造價，減少綜合運營成本，使項目的經(jīng)濟效益最大化。

2.1結(jié)構(gòu)安全

橋梁方案的選擇考慮的第一要素是結(jié)構(gòu)安全。在整個杉板橋互通范圍內(nèi)均采用施工技術(shù)成熟且受力結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定的原則。在此基礎(chǔ)上盡量采用標準小箱梁作為上部結(jié)構(gòu)，在圓曲線范圍內(nèi)采用鋼箱結(jié)構(gòu)(在杉板橋互通范圍內(nèi)均采用抗拉壓支座)。下部結(jié)構(gòu)也盡量采用標注獨柱墩、獨柱花瓶墩，在必要情況下(如受地形、道路規(guī)劃、地下管道等影響)才采用大懸臂獨柱蓋梁墩、門架墩(盡量采用暗門墩，相對于門架蓋梁墩，受力簡單、利于施工)。

2.2服務(wù)社會性

該互通是成華片區(qū)進出二環(huán)路的重要通道，并且還是成德南高速進入城區(qū)的重要通道。其跨越宏明路、杉板橋路以及沙河，緊鄰保利康城和婦女兒童醫(yī)院。所以整個互通的孔跨布置、施工方案選擇應(yīng)保證地面道路的暢通和不降低其施工功能，應(yīng)盡量提高其作為主要交通通道的功能，最大化的服務(wù)于社會。

2.3整體協(xié)調(diào)性

橋梁建筑不僅是交通工程中的重要建筑物，而且也是美化環(huán)境的點綴品，能為周邊經(jīng)濟的發(fā)展帶來影響。杉板橋整個互通場地狹窄，紅線范圍有限，又跨越成都市的重要河流(沙河)，緊鄰高檔生活小區(qū)和醫(yī)院，其外部客觀條件制約了路線方案的發(fā)揮，使整個杉板橋互通具有曲線半徑小而復(fù)雜、縱坡大、凈空受控的特點。為保證整個工程與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性，對橋梁方案的選擇提出了較高的要求。

2.4和諧性

一個工程的建設(shè)不應(yīng)該破壞自然的和諧，更不應(yīng)該影響群眾的生活和出行。工程方案的選擇應(yīng)該最大化的考慮施工對群眾的出行影響，盡量減少施工噪音、縮短施工周期。

2.5經(jīng)濟性

橋梁方案選擇應(yīng)綜觀考慮各種因素，以滿足其功能要求，同時必須考慮其工程投資。但設(shè)計者在進行橋梁方案設(shè)計時，不能只片面注重建筑材料的消耗，還應(yīng)有現(xiàn)代的觀點，注重施工工期。時間就是效益，因此施工工期是經(jīng)濟指標的重要影響因素。同時經(jīng)濟性不僅體現(xiàn)在工程的直接投資上，土地的占用、房屋的拆遷也是影響工程投資的重要因素。

3杉板橋互通橋梁方案布跨及墩型選擇

3.1整體布跨

杉板橋互通由A、B、C、D、E匝道構(gòu)成，基本跨徑通過使用功能、技術(shù)要求、施工條件、景觀效果、工程造價等多方面技術(shù)經(jīng)濟比較后確定，直線段簡支梁以30 m為主，曲線段根據(jù)結(jié)構(gòu)需要及地面道路情況以25 m為主(圖1)。

圖1　杉板橋互通實拍照片

(1)A匝道橋：孔跨布置為(25+30+25) m+2×(4×25) m，11#橋臺采用輕型擋土式橋臺，橋梁起迄里程為AK0+006.218～AK0+288.648。上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用獨柱花瓶墩、雙柱矩形墩，墩臺采用樁基礎(chǔ)，最高橋高約10.3 m。

(2)B匝道橋：孔跨布置為(28+2×30+26.225) m，橋梁起迄里程為BK0+ 215.98～BK0+ 356.205。上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、連續(xù)鋼箱梁。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用獨柱花瓶墩，墩臺采用樁基礎(chǔ)，最高橋高約16.4 m。

(3)C匝道橋：孔跨布置為3×28 m+(2×25.13+2×25+28) m+28 m+5×30 m+(20.6+3×25+17) m+(16+22.873+16) m+3×18.344 m，橋梁起迄里程為-CK0+6.220～CK0+ 606.545。上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、連續(xù)鋼箱梁。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用獨柱花瓶墩、獨柱、多柱圓柱墩、雙柱門架墩，橋墩采用樁基礎(chǔ)，最高橋高約17.6 m。

(4)D匝道橋：孔跨布置為5×20 m+(2×20+21.32+2×20) m+5×30 m+28 m+(26+21.5+21.25+21.8+24.08) m+3×28 m，橋梁起迄里程為DK0+ 45.471～DK0+ 623.419。上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、連續(xù)鋼箱梁。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用獨柱花瓶墩、獨柱、多柱圓柱墩、雙柱門架墩，橋墩采用樁基礎(chǔ)，最高橋高約16.9 m。

(5)E匝道橋：孔跨布置為(2×26.345+30) m+30 m+28 m，橋梁起迄里程為EK0+ 52.424～EK0+193.114。上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、連續(xù)鋼箱梁。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用獨柱花瓶墩、圓柱墩，橋墩采用樁基礎(chǔ)，最高橋高約15.9 m。

其中A匝道與C、D匝道聯(lián)接并且A0#墩與C0#墩共用一個墩位，B匝道銜接于C匝道8#墩，E匝道與主線且銜接于C8#橋墩，最后C、D匝道繞過主線與主線銜接，構(gòu)成整個杉板橋互通體系(圖2～圖4)。

圖2　A匝道墩位平面

A匝道布置是為了接既有道路，從而使整個互通主線與既有道路形成道路網(wǎng)。在A匝道設(shè)計過程中由于考慮到要與既有道路平行且受兩邊建筑物限制，故采用中央分隔帶設(shè)墩，上部采用現(xiàn)澆梁方案。

圖3　C、D匝道與A匝道銜接端平面墩位布置

本段因為是沿河道修筑且兩邊有構(gòu)筑物影響，故在此段墩型大多采用門架墩。在直線段上部結(jié)構(gòu)采用標準小箱梁結(jié)構(gòu)(一是施工組織設(shè)計好做，二是有利于施工成本控制)，但因橋墩跨度大故采用預(yù)應(yīng)力門架墩；在曲線部位采用鋼箱梁上部結(jié)構(gòu)。此處采用鋼箱梁是因為曲線段跨河現(xiàn)澆梁不方便施工，且施工進度控制比較緊，采用此方案可以有效的使施工進度得到控制。

在與B、E匝道銜接部位，因為剛好處于河道上，且受跨度大、上部結(jié)構(gòu)重等因素影響，在取得河道管理部門行洪論證后，采取了三柱式門架墩結(jié)構(gòu)使得幾個匝道有機的聯(lián)系在一起。

圖4　C、D匝道下穿主線墩位平面

在初步方案設(shè)置的時候是采用一個50 m大跨直接下穿主線(圖5)，施工圖階段通過詳細勘察，方案優(yōu)化采用在主線中央分隔帶布置橋墩，用兩跨標準30 m小箱梁跨越。

圖5　C、D匝道下穿主線初步方案平面

C、D匝道接主線段因為在初步設(shè)計時考慮占用醫(yī)院一部分建筑物，施工圖階段通過詳細勘察，在貫徹“安全性、協(xié)調(diào)性、和諧性、經(jīng)濟性”原則思想的指導(dǎo)下，經(jīng)過多專業(yè)會審研究優(yōu)化，避免了醫(yī)院的拆遷，并且盡量遠離醫(yī)院，以減小運營期的噪音影響(圖6)。

圖6　C、D匝道優(yōu)化后實施方案

對跨越沙河的部分，其具有平面曲線半徑小(最小值25 m)、縱坡大的特點。從結(jié)構(gòu)安全利于施工大方面綜合考慮，選定為連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，下部為獨柱墩配雙支座。為平衡曲線內(nèi)外側(cè)受力不均、箱梁存在較大扭矩的曲線橋特點，通過詳細分析計算，采用支座橫向設(shè)置偏心來調(diào)整箱梁內(nèi)力及支座反力，保證了結(jié)構(gòu)的安全。

3.2墩型及上部構(gòu)造選擇

3.2.1A匝道墩型及上部結(jié)構(gòu)選擇

由于A匝道接既有道路必須盡快落地，地面層道路凈空受限，采用獨柱式花瓶墩，在圓曲線范圍接C、D匝道部位采用雙柱墩，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆梁構(gòu)成(圖7)。

圖7　A匝道花瓶墩構(gòu)造

3.2.2C、D匝道墩型及上部構(gòu)造選擇

因C、D匝道在保利康城附近，為盡量減少土地占用，路線是順河中央布置，從保護環(huán)境的和諧性出發(fā)，該處橋墩采用兩座橋合修的形式，對稱布置于河道的兩岸。通過該方案的優(yōu)化，解決了河流的泄洪問題，對水環(huán)境的影響降到最低。

因C、D匝道要下穿主線，在初步方案設(shè)置時采用一個大跨直接跨過既有二環(huán)路形成下穿，但后來考慮此處處于下穿且行車凈空受限，采用大跨勢必要加大橋梁高度進而更加影響凈空，且修筑大跨橋梁勢必會因為修筑上部結(jié)構(gòu)影響下部既有二環(huán)路行車，造成社會影響很大。故最終方案改為在既有二環(huán)路中央分隔帶設(shè)置大懸臂獨柱式橋墩，上部結(jié)構(gòu)采用標準小箱梁結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

在C、D匝道與主線銜接部位，因處于圓曲線部位且跨河施工、施工場地狹窄，故采用獨柱花瓶墩加鋼箱梁結(jié)構(gòu)。

本文采用C匝道5#、2#橋墩作為典型門架墩介紹。此處C、D匝道共用一個墩位且跨河布置，因5#墩位于曲線且C、D匝道共用一個墩位，故其上采用鋼箱梁形式，鋼箱梁斷面如圖8所示。2#墩上部結(jié)構(gòu)采用標準小箱梁結(jié)構(gòu)，且門架墩跨徑較大凈跨進達到18 m(圖9)。整體細部構(gòu)造與整個二環(huán)路門架墩一致。

圖8　C5#墩門架墩墩型

圖9　C2#墩門架墩墩型

此處采用C13#墩(位跨既有二環(huán)路中間墩)。因此處C、D匝道共用一個墩位，故采用大懸臂獨柱墩(圖10)。蓋梁采用預(yù)應(yīng)力蓋梁，其他細部結(jié)構(gòu)與二環(huán)路整體一致。

其他匝道如B、E匝道大多采用標準獨柱墩，在所有布跨處于河中時均采用圓柱加擴大頭墩型。

以上便是杉板橋互通下部結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)主要墩型設(shè)計原則與方案，在整個設(shè)計環(huán)節(jié)中均考慮橋梁結(jié)構(gòu)安全、施工安全及施工進度問題。所選方案均有利于結(jié)構(gòu)安全考慮且有利于施工組織設(shè)計、有利于施工進度、有利于施工成本控制。

4結(jié)束語

由于市政工程存在場地有限、工期緊、對社會影響大等特點，使得在互通設(shè)計整體構(gòu)思方面要做到：結(jié)構(gòu)簡單安全便于施工、充分考慮建筑物對周邊環(huán)境影響、構(gòu)筑物必須要便于施工組織設(shè)計、構(gòu)筑物對地下管道的影響小等。

圖10　大懸臂獨柱墩

在結(jié)構(gòu)方面盡量采用結(jié)構(gòu)簡單、施工技術(shù)成熟，在保證施工安全的前提下盡量采用施工工藝成熟且不影響既有道路通行的方案，且要有利于施工進度控制施工成本控制，綜合考慮選擇最優(yōu)方案。

【中圖分類號】U448.17

【文獻標志碼】A

[定稿日期]2015-11-26