羅山路快速化改建工程標(biāo)準(zhǔn)段橋梁結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

杜 鵬 唐志強(qiáng)

(1.中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200063； 2.上海海洋工程和船廠水工特種工程技術(shù)研究中心，上海 200063)

1 工程概述

羅山路快速化改建工程路線為南北走向，位于上海市內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間，并銜接S32,G1501,S4等多條高速，與其共同構(gòu)筑新的沿海大通道，是上海東部地區(qū)與浙江甬、臺(tái)、溫地區(qū)聯(lián)系的便捷通道，羅山路的快速化改建將改善上海東部地區(qū)對(duì)外長(zhǎng)距離出行條件。其標(biāo)段總體推薦方案為“高架快速路為主結(jié)合地面快速路”形式，全長(zhǎng)7.32 km[1]。

2 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1)荷載等級(jí)：公路—Ⅰ級(jí)；2)抗震要求：地震動(dòng)加速度峰值0.1g，按7度設(shè)防，抗震設(shè)防類(lèi)別B類(lèi)；3)環(huán)境類(lèi)別：環(huán)境類(lèi)別為Ⅰ類(lèi)，環(huán)境作用等級(jí)為C級(jí)；4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：一級(jí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期100年。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

3.1 主線高架上部結(jié)構(gòu)選型

一般的城市高架橋標(biāo)準(zhǔn)段均屬于中等跨徑橋梁，其可使用的結(jié)構(gòu)型式有較多選項(xiàng)，通常采用的兩大類(lèi)是簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)加橋面連續(xù)體系和連續(xù)結(jié)構(gòu)體系，其中簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)可選用預(yù)制空心板梁、預(yù)制T梁、預(yù)制小箱梁等；連續(xù)體系可選用連續(xù)梁、先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)制小箱梁等。目前，根據(jù)上海市建交委《上海市城市道路與公路設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)(試行)》規(guī)定，對(duì)于城市快速路、城市主干路一般不得采用預(yù)制裝配式空心板結(jié)構(gòu)，因此空心板梁不再作為橋梁結(jié)構(gòu)的比選型式。

1)預(yù)制T梁。T梁結(jié)構(gòu)是橋梁上部結(jié)構(gòu)中非常常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，跨徑在20 m～50 m之間，可在梁廠預(yù)制，保證上下部結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，減少工期，施工與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相當(dāng)成熟，常用于公路橋梁結(jié)構(gòu)中。但因其橋梁建筑高度較高，梁底縱、橫梁密布，景觀較差(見(jiàn)圖1，圖2)。

2)預(yù)應(yīng)力連續(xù)大箱梁。預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、輕盈，線條流暢，由于箱梁為整體斷面，可采用少支點(diǎn)支撐，因此可使下部結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)潔、體量較小，具有行車(chē)舒適、視野開(kāi)闊、結(jié)構(gòu)美觀等特點(diǎn)。根據(jù)施工方法不同又可以分為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁和預(yù)制節(jié)段拼裝預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁。現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁可采用滿堂支架法也可采用活動(dòng)模板逐孔澆筑法等；預(yù)制節(jié)段拼裝預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁可采用逐跨拼裝法也可采用懸臂平衡拼裝法等。根據(jù)以往城市橋梁建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及高架橋中等跨徑的孔跨布置特點(diǎn)，較合適及常用的大箱梁結(jié)構(gòu)是滿堂支架現(xiàn)澆連續(xù)梁和預(yù)制節(jié)段逐跨拼裝預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁。a.支架現(xiàn)澆連續(xù)大箱梁結(jié)構(gòu)：采用滿堂支架現(xiàn)澆施工的連續(xù)大箱梁，施工技術(shù)簡(jiǎn)單，成橋線形好，受力合理，整體性強(qiáng)，可適應(yīng)各種變寬段橋梁，可采用各種斷面型式，整體較美觀。但由于橋梁鋼筋、混凝土、鋼束等均需在現(xiàn)場(chǎng)施工，因此上下部結(jié)構(gòu)無(wú)法平行作業(yè)，施工速度較慢，工期較長(zhǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地占用量大，對(duì)周邊環(huán)境影響較大，支架基礎(chǔ)要求高，造價(jià)也相對(duì)較高[2](見(jiàn)圖3，圖4)。b.預(yù)制節(jié)段拼裝連續(xù)大箱梁結(jié)構(gòu)：采用預(yù)制節(jié)段逐跨拼裝的預(yù)應(yīng)力連續(xù)大箱梁，梁體縱向分段在工廠預(yù)制，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，用架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)拼裝，整體性能好，外觀美觀。由于采用工廠預(yù)制，上下部結(jié)構(gòu)可平行作業(yè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響小，機(jī)械化、工廠化程度高，成品質(zhì)量好，單跨施工速度快(5 d/跨～7 d/跨)，目前我國(guó)也頒布了《預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁預(yù)制節(jié)段逐跨拼裝施工技術(shù)規(guī)程》，使施工單位有章可循。但由于節(jié)段采用精細(xì)的預(yù)制施工，配套設(shè)備、施工控制要求高，對(duì)施工技術(shù)及管理均要求較高；架設(shè)設(shè)備規(guī)模受整孔重量控制，本工程整孔重量約為700 t～1 350 t，需啟用大型架橋設(shè)備；施工機(jī)械造價(jià)攤銷(xiāo)成本較大，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高(見(jiàn)圖5)。

3)預(yù)制小箱梁?？鐝?5 m～40 m，可工廠化生產(chǎn)，對(duì)運(yùn)輸和吊裝設(shè)備有一定要求，變寬橋面適應(yīng)性較強(qiáng)，外觀較T梁好。預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)成熟，可梁廠預(yù)制，吊裝完成后澆筑濕接縫，形成整體橋面。小箱梁由于具有較大的截面抗扭強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度，其彎曲應(yīng)力圖形合理，剪應(yīng)力小及良好的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地滿足高等級(jí)道路行車(chē)高速、平穩(wěn)、舒適的要求，是一種較為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)型式。近年來(lái)在全國(guó)各地的城市高架中被廣泛應(yīng)用，上海也在多個(gè)工程中采用了小箱梁結(jié)構(gòu)。滬杭高速高架橋和內(nèi)環(huán)線南浦大橋東引橋見(jiàn)圖6，圖7。

在具體工程應(yīng)用中，小箱梁又可分為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支橋面連續(xù)小箱梁和簡(jiǎn)支變連續(xù)小箱梁。

a.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)：將工廠預(yù)制的小箱梁運(yùn)達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，直接架設(shè)在橋墩蓋梁上，小箱梁之間的橋面通過(guò)連續(xù)構(gòu)造連接，橋墩蓋梁可以采用倒T型式，有效的降低結(jié)構(gòu)整體高度，美化外觀效果。主梁簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系因其施工簡(jiǎn)便，行車(chē)也較舒適，并能適應(yīng)較大的地基沉降，在我國(guó)橋梁建設(shè)中占有一定地位，被普遍使用。但該結(jié)構(gòu)方案由于采用橋面連續(xù)，連續(xù)縫構(gòu)造處相對(duì)較為薄弱，結(jié)構(gòu)整體性相對(duì)較差，連續(xù)縫破損嚴(yán)重，后期養(yǎng)護(hù)工作量較大。因此該體系結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于道路等級(jí)較低，車(chē)載較小，跨徑較小的橋梁結(jié)構(gòu)上。由于羅山路高架道路屬城市快速路，且其連接內(nèi)、中、外環(huán)線，交通位置重要，交通量較大，大車(chē)較多，荷載等級(jí)高，對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能及耐久性要求較高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)構(gòu)造示意圖見(jiàn)圖8。

b.先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)：采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)技術(shù)，即用預(yù)制預(yù)應(yīng)力單片簡(jiǎn)支梁現(xiàn)場(chǎng)形成預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁。采用該項(xiàng)技術(shù)可以制成多跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，伸縮縫少，減少了橋梁接頭處由于車(chē)輛的沖擊對(duì)橋梁的損傷，具有更好的耐久性，對(duì)于橋梁的養(yǎng)護(hù)維修也是有利的。先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)，屬橫向分段工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝，因此上下部結(jié)構(gòu)可平行作業(yè)、工期短，造價(jià)低，符合資源集約型發(fā)展的精神。梁體現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)設(shè)備受單梁重量控制，單片預(yù)制梁最大吊裝重量可控制在160 t以下，因此可采用多種常規(guī)起吊設(shè)備，施工方式靈活；施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)支梁向連續(xù)梁進(jìn)行受力體系轉(zhuǎn)換，既滿足了施工便捷的要求，又能加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，滿足行車(chē)舒順，耐久性的要求[3]。

先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工過(guò)程見(jiàn)圖9。

3.2 綜合比選

上部結(jié)構(gòu)綜合比較見(jiàn)表1。

表1 上部結(jié)構(gòu)綜合比較表

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合比較，本工程上部結(jié)構(gòu)方案推薦采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)制小箱梁，其具有梁高低，工廠預(yù)制，上下部結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，縮短工期，技術(shù)成熟，外觀效果好等特點(diǎn)，能很好的適用于城市橋梁建設(shè)。景觀效果上可結(jié)合大懸臂的蓋梁柱式墩形式，體現(xiàn)出輕盈而美觀的整體效果，提升了城市的整體形象，營(yíng)造出現(xiàn)代美的建筑特色。

參考文獻(xiàn):

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