蒙山大道祊河橋及兩岸立交改造工程橋梁設(shè)計

狄小平

（上海瑞橋土木工程咨詢有限公司，上海市 200092）

0 引言

蒙山大道作為臨沂市的內(nèi)環(huán)西線，是現(xiàn)狀核心建成區(qū)的交通保護(hù)殼，服務(wù)于北城汽車站等對外客運樞紐的快速交通疏解?，F(xiàn)狀蒙山大道祊河橋為雙向6車道，建成于2008年。作為南北向快速路的蒙山大道高架和東西向快速路的雙嶺路高架相繼在2014年—2016年建成通車，蒙山大道、雙嶺路高架均為“主線高架雙6+地面輔道雙6”規(guī)模，雙嶺路高架過河交通量通過蒙山大道雙嶺路立交匝道匯入蒙山大道主線，蒙山大道主線在祊河橋南橋頭接地，所有過河交通均由蒙山大道祊河橋通過。由此帶來現(xiàn)狀祊河橋規(guī)模與高架主輔系統(tǒng)規(guī)模不匹配，高峰時段擁堵現(xiàn)象極為嚴(yán)重。為盡快緩解城市交通擁堵狀況，加強(qiáng)臨沂市區(qū)內(nèi)部各區(qū)域之間的快速交通聯(lián)系，蒙山大道祊河橋及兩岸立交改造工程于2019年實施。

1 工程概況

此次改造工程蒙山大道采用主線雙向8車道+輔道雙向6車道的建設(shè)規(guī)模，將南北兩岸現(xiàn)狀部分互通立交改造成為全互通立交。主線橋利用現(xiàn)狀祊河大橋進(jìn)行橋面改造，布置為雙向8車道+兩側(cè)人行道+兩側(cè)非機(jī)動車道，在主線橋兩側(cè)設(shè)置輔道橋，單幅輔道橋為單向3車道布置，橋?qū)?2.5m，主輔橋凈距15m。

現(xiàn)狀蒙山大道祊河橋主橋采用5跨異形拱連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，引橋采用簡支T梁，跨徑組合為2×30+55+100+120+100+55+30=520（m），雙向 6 車道布置，并設(shè)置非機(jī)動車道和人行道，現(xiàn)狀主橋全寬34m，引橋全寬30m。為滿足順接蒙山大道高架的主線交通需求，需將主線橋拓寬至雙向8車道。主橋利用在老橋主梁挑臂外懸挑鋼結(jié)構(gòu)橋面板向兩側(cè)各拓寬2.5m，全寬為39m，引橋在老橋外側(cè)各設(shè)置5m寬的鋼混組合梁橋，全寬為40m。

蒙山大道東、西輔道橋主橋采用與現(xiàn)狀老橋形狀、跨徑一致的變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，引橋采用等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。南北立交四根右轉(zhuǎn)匝道設(shè)有匝道橋梁與輔道橋相連，匝道橋采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為22 m的鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。

2 計算參數(shù)

2.1 設(shè)計荷載

（1）汽車荷載：城 -A 級[1]。

（2）人群荷載：按《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》取值。

（3）溫度荷載：體系合攏溫度15℃，體系升溫25℃，體系降溫25℃；梯度溫度：T1=15.2℃，T2=5.74℃[2]。

（4）支座沉降：1 cm。

2.2 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

抗震設(shè)防類別：乙類。

抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015），抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度值0.2g，抗震重要性系數(shù)0.61（E1）和 2.0（E2）[3]。

3 橋梁設(shè)計要點

3.1 蒙山大道主線橋工程設(shè)計要點

3.1.1 主橋拼寬設(shè)計

主橋拼寬是采用接長老橋懸臂挑梁的方式，在老橋兩側(cè)懸臂挑梁上面用兩根36C槽鋼分別向外挑2.5m，作為拼寬橋的承重結(jié)構(gòu)。縱梁采用6根工字梁，工字梁與槽鋼采用栓焊連接，頂上鋪設(shè)鋼板形成橋面板。槽鋼與老橋懸臂挑梁采用U型箍連接，U型箍穿過老橋橋面板，從挑梁下緣箍住挑梁，在槽鋼頂上用螺母錨固。

鋼結(jié)構(gòu)橋面板厚12 mm，主橋范圍內(nèi)通長布設(shè)。橋面板下設(shè)6根工字梁，位于老橋混凝土橋面板上的兩根工字梁采用36c工字鋼，其余4根工字梁采用25b工字鋼。4根U型箍均采用 ?T25預(yù)應(yīng)力鋼筋。在U型箍范圍內(nèi)，老橋懸臂挑梁下緣粘貼一塊50 mm厚的鋼板，U型箍底部與鋼板焊接。圖1為主橋拼寬設(shè)計圖。

圖1 主橋拼寬設(shè)計圖（單位：mm）

3.1.2 引橋拼寬設(shè)計

3.1.2.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

上部結(jié)構(gòu)采用鋼混組合簡支工字梁，主梁結(jié)構(gòu)總高1.3m，鋼梁高1.1m，混凝土橋面板厚0.2 m，兩片工字梁間距為2.78m，預(yù)制橋面板寬2.2m，預(yù)制板之間的現(xiàn)澆縫寬0.58m，混凝土支點橫梁厚0.7m，跨中不設(shè)橫隔板。全寬4.98m。

3.1.2.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

引橋拼寬橋橋墩采用蓋梁式獨柱墩的結(jié)構(gòu)形式。蓋梁頂設(shè)置2%單向橫坡，蓋梁底水平。蓋梁中心線處高1.5m，全寬5.0m。橋墩立柱為直徑1.5m的圓柱，下設(shè)2.5 m（橫橋向）×6.5 m（順橋向）×2.5 m（厚）承臺，承臺下設(shè)置2根 ?1500 mm鉆孔灌注樁。

橋臺采用鋼筋混凝土薄壁式橋臺，橋臺下設(shè)4.98 m（橫橋向）×5.5 m（順橋向）×2.5m（厚）承臺，承臺下設(shè)置2根 ?1500mm鉆孔灌注樁。

3.2 蒙山大道東、西輔道橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1 東、西輔道橋主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

箱梁為變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。挑臂標(biāo)準(zhǔn)寬度均為2.85m，單箱單室布置。頂面設(shè)置2%的橫坡，底面為平坡，標(biāo)準(zhǔn)段及跨中梁高3m，腹板厚50 cm，頂板厚28 cm，底板厚25 cm；主墩V墩墩頂處梁高為6.0m，腹板厚110 cm，頂板厚28 cm，底板厚80 cm；次中墩墩頂處梁高為5.5m，腹板厚110 cm，頂板厚28 cm，底板厚80 cm；墩頂腹板加厚段，標(biāo)準(zhǔn)厚度為80 cm，中墩兩側(cè)加厚段長度分別為25.875m、32.375m；次中墩兩側(cè)加厚段長度為24.625 m，腹板加厚段與橫梁相接處設(shè)置2000×300的倒角。腹板加厚段與標(biāo)準(zhǔn)段之間設(shè)置6.5m的變厚段。邊墩墩頂處梁高3m，腹板厚50 cm，頂板厚28cm，底板厚55 cm。主梁梁底緣曲線均為二次拋物線變化。

V型墩頂分別設(shè)置兩道1.8m厚的橫梁，次中墩墩頂橫梁厚2.0m，交界墩墩頂橫梁厚1.2m。

箱梁采用逐段支架現(xiàn)澆，逐段張拉預(yù)應(yīng)力鋼束的施工方法。該設(shè)計暫按設(shè)置臨時墩，在其上搭設(shè)貝雷架的支架方案。全橋縱向共設(shè)置4個0#塊、50個現(xiàn)澆節(jié)段、2個邊跨現(xiàn)澆段和5個合攏段。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長6.5m，V型墩墩頂0號塊長25.75m，次中墩墩頂0號塊長12.25 m，邊墩墩頂0號塊長12.575m，合攏段均長2m。

箱梁按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計[4]，采用三向預(yù)應(yīng)力體系。根據(jù)各跨受力特點對布束范圍及鋼絞線張拉噸位進(jìn)行合理布置。

3.2.1.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）中墩（4#、5#墩）

中墩采用V型墻式墩，墩身開孔，橫橋向全寬6.5m，順橋向單個墩身頂寬為2.4m，底寬為5.1m。兩墩身頂中心線間距為11.2m。

承臺采用圓端型承臺，尺寸為15.6m（橫橋向）×13.7m（順橋向）×3.5m（厚），下設(shè)12根?1500mm鉆孔灌注樁，呈梅花形布置。

（2）次中墩（3#、6#墩）

次中墩采用墻式墩，墩身開孔，墩身橫橋向全寬6.5m，順橋向單個墩身寬3m。墩頂支座間距為4.5m。

承臺采用圓端型承臺，尺寸為15.6m（橫橋向）×13.7 m（順橋向）×3.5 m（厚），下設(shè)8根?1500mm鉆孔灌注樁，呈梅花形布置。

3.2.2東、西輔道橋引橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.2.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

引橋箱梁采用帶圓弧倒角的直腹板預(yù)應(yīng)力混凝土等高度連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，箱梁中心高度為1.8m，頂面設(shè)置2%的橫坡，底面為平坡，箱梁懸臂長2.85m，懸臂端部厚20 cm，根部厚60 cm。

箱梁結(jié)構(gòu)頂寬12.2m，底寬6.5m，單箱單室結(jié)構(gòu)。箱室凈寬4.9～5.5m。跨中部分邊腹板厚50 cm，墩頂橫梁兩側(cè)7.5m范圍內(nèi)腹板為變厚段，厚度由50 cm加厚至80 cm，邊墩處腹板變厚長度為6m。底板板厚0.25m，中支點、邊支點處直線變化至0.45m，變化段長度分別為7.5m和6m。

箱梁在中墩處設(shè)中橫梁，厚1.8 m，在邊墩處設(shè)端橫梁，厚1.2m。

上部結(jié)構(gòu)按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計[4]。預(yù)應(yīng)力采用雙向（縱向及橫向）預(yù)應(yīng)力體系。

3.2.2.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）引橋標(biāo)準(zhǔn)橋墩（1#墩）

引橋橋墩采用墻式墩，墩身橫橋向?qū)?.5m，順橋向厚度為1.5m，墩身立柱四周為R=0.3m的圓弧倒角。墩頂支座間距為4.5m。承臺為矩形承臺，尺寸為10m（橫橋向）×2.5m（順橋向）×2.5m（厚），承臺下設(shè)置3根 ?1500mm灌注樁。

（2）主引橋分界墩（2#、7#墩）

引橋與主線分界橋墩采用墻式墩，由于分界墩處兩側(cè)的梁高不一致，橋墩頂部采用L型布置。橋墩橫橋向?qū)挾?.5m，順橋向底寬2.5m，頂寬3m按高端控制。墩頂支座間距為4.5m。承臺為矩形承臺，尺寸為10.5m（橫橋向）×6.5m（順橋向）×2.5m（厚），承臺下設(shè)置6根 ?1500 mm鉆孔灌注樁雙排布置。

（3）橋臺

橋臺采用鋼筋混凝土薄壁式橋臺，臺身順橋向?qū)挾?m，其上與臺背形成L形整體式結(jié)構(gòu)，臺背厚0.4m。承臺為矩形承臺，長度為12.5m，0#橋臺承臺寬度為6.0m，8#橋臺承臺寬度為5.5m，厚度均為2.5m，承臺下均設(shè)置5根 ?1500mm鉆孔灌注樁，樁基在平面上按梅花形布置。

3.2.3 匝道橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.3.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

匝道橋箱梁采用帶圓弧倒角的直腹板鋼筋混凝土等高度連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，跨徑布置為2×22m、3×22m。箱梁頂寬8.7m，底寬4.7m，單箱單室結(jié)構(gòu)，懸臂長度均為2m，箱室凈寬3.5～3.9m。懸臂端厚0.2m，根部厚0.5m，懸臂與腹板弧線半徑為0.3m，腹板與箱梁底板倒圓弧半徑0.1m。箱梁中心高度為1.6m，頂板設(shè)置單向橫坡，頂?shù)装迤叫胁贾谩Ｏ淞喉敯搴?.25m，全橋一致。腹板在跨中0.40m，中支點、邊支點處直線變化至0.6m，變化長度各為5.5m和4.5m。底板板厚0.22m，中支點、邊支點處直線變化至0.40m，變化段長度分別為5.5m和4.5m。

設(shè)端橫梁及中橫梁，端橫梁厚1.2 m，中橫梁厚1.8m。

3.2.3.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

立柱采用整體式Y(jié)型橋墩，墩底橫橋向?qū)?m，墩頂4.035m范圍內(nèi)以R=10m的圓弧向外展開至3.7m順橋向厚度為1.5m。立柱頂支座間距為2.0m。承臺為矩形承臺，尺寸為5.6m（橫橋向）×2.5m（順橋向）×2.5m（厚），承臺下設(shè)置2根 ?1500mm灌注樁。

橋臺采用樁接蓋梁式橋臺，蓋梁最小厚度為1.8m，承臺下設(shè)置2根 ?1200mm鉆孔灌注樁。

4 重點與難點

4.1 樁長確定

由于橋位處場地基巖巖溶裂隙較發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜，樁長根據(jù)逐樁勘察的地質(zhì)資料按照嵌巖樁確定[5]，持力層為中風(fēng)化巖層，樁基進(jìn)入持力層的深度不小于2d（d為樁基直徑）。

4.2 抗震設(shè)計

該工程橋梁按8度（0.2g）進(jìn)行抗震設(shè)計，并且抗震措施按9度設(shè)計[3]。

（1）結(jié)構(gòu)體系符合下列各項要求

a.具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳力途徑。

b.具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。

c.對可能出現(xiàn)的薄弱部位，采取措施提高抗震能力。

（2）構(gòu)件構(gòu)造尺寸、鋼筋配置按抗震規(guī)范要求設(shè)計。

（3）設(shè)置阻止梁墩橫橋向相對位移的構(gòu)造，以阻止梁墩間在地震力作用下產(chǎn)生的相對橫橋向位移。

（4）樁基、承臺、墩柱均按現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范進(jìn)行抗震措施設(shè)計并加強(qiáng)樁基配筋。

5 結(jié) 語

本文詳細(xì)介紹了蒙山大道祊河橋及兩岸立交改造工程的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，對重點及難點加以分析并提出解決措施。該項目的實施對于緩解臨沂中心城區(qū)擁堵具有重要的意義。