山區(qū)城市立交橋梁設(shè)計(jì)分析

蘇斌

摘 要：山區(qū)城市地形起伏大，立交布置緊湊，立交區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)受地形地物及橋下道路限制較多，需更多種類的橋梁結(jié)構(gòu)以滿足要求;根據(jù)既有橋梁結(jié)構(gòu)形式，道路平曲線半徑、橋梁跨徑等合理選擇橋梁結(jié)構(gòu)形式;對于立交區(qū)異形鋼結(jié)構(gòu)、大縱坡橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)采取特殊設(shè)計(jì)，以保證結(jié)構(gòu)安全和長期使用。

關(guān)鍵詞：山區(qū)城市;立交橋梁;鋼橋

中圖分類號：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 項(xiàng)目背景

山區(qū)城市具有地形起伏大，道路用地緊張的特點(diǎn)，常存在兩路或多路交叉的情況，根據(jù)城市總體規(guī)劃方案，一般需設(shè)置互通立交。考慮道路之間高差大，立交匝道布置等，大型立交一般需布置較多數(shù)量的橋梁結(jié)構(gòu)。

貴陽市東二環(huán)道路改建工程起點(diǎn)設(shè)置航天路立交，為滿足二環(huán)交通連續(xù)，節(jié)約用地，縮小立交規(guī)模，同時(shí)滿足紅線和建筑退讓距離。形成了如下立交方案。

設(shè)計(jì)方案利用現(xiàn)狀東北繞城高速作為主線，同時(shí)新建新都路（北二環(huán)）接入航天路北段形成主線交通，其它交通轉(zhuǎn)向交通利用匝道銜接。東二環(huán)往航天路（南段）的交通轉(zhuǎn)向可通過東二環(huán)往北二環(huán)的匝道SW、龍王路立交掉頭、HWS匝道解決。

本文以航天路立交為例，對城市中重要的互通立交區(qū)橋梁選型分析、鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)以及曲線、大縱坡橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，希望為類似的工程設(shè)計(jì)提供一定的借鑒。

2 立交區(qū)橋梁選型分析

該立交區(qū)地形以山嶺重丘為主，地勢起伏較大。針對沿線不同的現(xiàn)場情況，結(jié)合功能、經(jīng)濟(jì)性、景觀、環(huán)保等要求，分別采用不同的結(jié)構(gòu)形式與施工方案。

對于跨越現(xiàn)狀道路且其相鄰位置已有類似橋梁時(shí)，新建橋梁可選擇與既有橋梁類似的結(jié)構(gòu)形式，以保證結(jié)構(gòu)形式的整齊統(tǒng)一。航天路立交ES匝道和WS匝道跨越現(xiàn)狀航天路，與東二環(huán)主線跨越航天路橋梁相鄰?？紤]東二環(huán)主線橋梁采用20 m預(yù)制空心板梁結(jié)構(gòu)，且主線橋有拼寬要求。同時(shí)考慮道路縱斷面和橋下凈空受限，主梁跨徑不宜太大，梁高不能過高。為保證橋梁結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，ES匝道和WS匝道跨越航天路橋梁采用2跨20 m簡支空心板梁結(jié)構(gòu)。

對于小半徑區(qū)域位置橋梁，根據(jù)道路平曲線半徑和橋下地形地物的限制情況，應(yīng)靈活選擇橋梁結(jié)構(gòu)形式和橋梁跨徑。對于航天路立交WN匝道平曲線半徑為40 m，考慮其半徑小于100 m，橋梁下部結(jié)構(gòu)不受橋下道路和河流限制，因此WN匝道采用2×20 m+3×20 m鋼筋混凝土現(xiàn)澆大箱梁，梁高1.6 m。對于HSS匝道，道路平面曲線半徑為35 m，橋梁位于緩和曲線和圓曲線上;由于橋梁軸線與觀溪河斜交，河道根據(jù)規(guī)劃資料已有擴(kuò)寬寬度（約31 m），同時(shí)橋梁應(yīng)跨越橋下人行道，由以上限制條件確定橋梁跨徑為47.0 m，確定橋梁結(jié)構(gòu)為簡支斜交鋼箱梁橋，梁高2.5 m。

對于其余位置曲線半徑較大，橋梁平面位于道路等寬度位置和變寬度位置的橋梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)橋下不受現(xiàn)狀道路限制，可采用30 m～35 m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土大箱梁，可采用滿堂支架或支架貝雷片的現(xiàn)澆施工方法;對于橋下受道路平面和地形地物限制，跨徑較大且橋梁結(jié)構(gòu)形式受限時(shí)，根據(jù)橋梁位于直線段時(shí)，可以采用變高度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁或變高度鋼箱梁橋;跨徑小于50 m時(shí)，也可采用等高度鋼結(jié)構(gòu)箱梁橋。

3 立交區(qū)鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)簡支或連續(xù)箱梁橋，可適應(yīng)較大跨徑，其外觀線形較好，適應(yīng)各種斷面要求?？晒S化分片預(yù)制，現(xiàn)場支架拼裝。對于跨越現(xiàn)狀道路的匝道及主線橋梁，采用鋼結(jié)構(gòu)可以有效減小現(xiàn)場支架體量和安裝工期，對現(xiàn)有交通的影響較小。缺點(diǎn)是造價(jià)大，橋面鋪裝耐久性差，后期養(yǎng)護(hù)要求高。

航天路立交北二環(huán)主線左右幅橋，橋梁起點(diǎn)位置采用1×52 m簡支斜交鋼箱梁橋，梁高2.4 m，主梁寬度為16.5 m和16.0 m，單箱三室斷面。橋梁布置主要考慮橋下凈空限制，橋梁跨越東二環(huán)主線，中分帶無立墩條件，因此采用52 m跨徑，根據(jù)橋梁跨徑和受力分析確定結(jié)構(gòu)梁高為2.4 m。對于簡支斜交鋼箱梁橋，由于其自重輕，其銳角區(qū)域更易產(chǎn)生支座脫空?？紤]以上因素，設(shè)置8 m支座間距，并考慮在銳角區(qū)箱室內(nèi)部填充混凝土壓重以平衡橋梁自重和活載引起的支座脫空病害。

航天路立交NE匝道，第二聯(lián)橋梁布置受橋下匝道、主線及規(guī)劃河流布置限制，采用52+40+70+40 m變高度鋼箱梁橋，其中中支點(diǎn)梁高3.5 m，邊支點(diǎn)和中跨跨中梁高2.5 m，梁高采用二次拋物線變化。考慮景觀要求，箱梁斷面采用具有力感的斜腹板形式，傾斜角度75°。

4 立交區(qū)大縱坡橋梁設(shè)計(jì)

航天路立交NE匝道，第三聯(lián)橋梁布置為41.5+50+41.5 m等高度鋼箱梁橋，梁高2.2 m，傾斜角度75°，橋梁寬度10 m。橋梁位于7.4%的縱坡上，未設(shè)置支座水平，梁底應(yīng)設(shè)置楔形支座墊板，應(yīng)滿足支座墊板最小厚度要求以保證楔形墊板與主梁的焊接尺寸和受力要求。同時(shí)，考慮制作安裝誤差和橋梁結(jié)構(gòu)受制動(dòng)力。溫度力的影響，橋梁縱向設(shè)置位移限位塊，并在限位塊與橋墩、橋臺之間填充橡膠板。

航天路立交WN匝道，第二聯(lián)橋梁布置為3×20 m等高度鋼筋混凝土箱梁橋，梁高1.6 m。橋梁位于7.3%的縱坡上，平曲線半徑40 m。按設(shè)計(jì)要求，橋梁支座水平設(shè)置。為保證由于安裝誤差和橋梁長期變形引起橋梁結(jié)構(gòu)的縱向位移，采用將主梁與橋墩固接的構(gòu)造形式，并同時(shí)在橋梁活動(dòng)墩位置設(shè)置縱向限位塊。

5 結(jié)論

本文結(jié)合貴陽市新東二環(huán)航天路立交項(xiàng)目，介紹了此次對于山區(qū)城市立交橋梁布置選型的設(shè)計(jì)原則及理念，并針對該立交區(qū)異形鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和大縱坡橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)分析。結(jié)論如下：

（1）山區(qū)城市立交區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)受地形起伏大，用地限制等，其橋梁布置應(yīng)因地制宜，根據(jù)環(huán)境條件選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，因此橋梁結(jié)構(gòu)種類較多。

（2）對于山區(qū)立交區(qū)鋼結(jié)構(gòu)橋梁，其存在小半徑、斜交、梁高受限等外部條件，應(yīng)采取調(diào)整支座間距和位置、箱室壓重等相關(guān)措施，進(jìn)行安全合理的設(shè)計(jì)。

（3）山區(qū)立交區(qū)橋梁受道路高差和用地限制等，將涉及大縱坡橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者應(yīng)采取合理的構(gòu)造措施防止結(jié)構(gòu)縱向移位等特殊構(gòu)造。

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