城市高架橋的總體平面布置方案與應(yīng)用

周師凱

（海口市市政工程設(shè)計(jì)研究院，海南 海口 570208）

0 前言

在城市橋梁建設(shè)中，周圍環(huán)境對(duì)橋梁的總體布置影響很大，從三維空間縱覽全局，在立面空間布置上主要考慮橋下機(jī)動(dòng)車道、橫向交叉路口等凈空要求，如果是多層結(jié)構(gòu)還要滿足各層的凈空要求；在橫斷面空間要考慮地面道路車行道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道、上下行匝道等寬度要求；平面空間要考慮既要保證橋下既有道路寬度，又要考慮地下管線的影響，同時(shí)還考慮橋梁跨度和結(jié)構(gòu)高度與周圍環(huán)境在空間上的協(xié)調(diào)，從而保證城市景觀的要求。由于高架橋工程一般規(guī)模較大，總體投資較高，如沒有特殊要求，往往為了減少工程造價(jià)，在總體方案上盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，因此上部結(jié)構(gòu)以預(yù)制構(gòu)件為主，下部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的蓋梁為主，在局部特殊路段采用非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。本文以某高速公路K44+497.070～K47+378.700段，全長(zhǎng)2 881.63 m高架橋?yàn)槔榻B高架橋的總體平面布置和超大懸臂蓋梁的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，可供同類橋梁設(shè)計(jì)提供借鑒參考。

1 項(xiàng)目背景

某高速公路全長(zhǎng)83.5 km，全線70%路段為高架橋路段，部分路段為雙向6車道+緊急停車帶和雙向8車道+緊急停車帶。全線設(shè)有6座互通立交和跨江雙層特大橋1座。其中K47+243.810～K47+378.700段處于雙向8車道高架橋，東接跨江大橋引橋上層，西接A4互通立交，橋梁面積232 027 m2，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力空心板和預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，下部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力雙柱式倒T型蓋梁橋墩，全線按雙幅橋設(shè)計(jì)，局部橋面中央分隔帶開口處和樁號(hào)終點(diǎn)處按單幅橋設(shè)計(jì)。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）荷載等級(jí)：公路－I級(jí)；

（2）雙向8車道標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)挘弘p幅橋橋面布置為0.5m(防撞墻)+19.13m(車行道)+0.5m(防撞墻)+0.24（中央分隔帶）+0.5m(防撞墻)+19.13m(車行道)+0.5m(防撞墻)=40.26m；單幅橋橋面布置為0.5m(防撞墻)+39.5m(車行道)+0.5m(防撞墻)=40.5m；

（3）抗震設(shè)計(jì)：基本烈度7度，地震動(dòng)峰值加速度0.1 g，工程重要性系數(shù)1.3；

（4）行車速度：120 m/h；

（5）橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)，γo＝1.1；

（6）環(huán)境類別：I類。

圖1為高架主線雙向8車道標(biāo)準(zhǔn)段橋梁橫斷面布置圖。

3 橋梁總體平面方案布置

本區(qū)間高架橋梁平面布置控制節(jié)點(diǎn)有：地面交合路口2處、橫向斜交主干路口2處、河流2處、鐵路1處、高壓乙烯管線1處、斜交軍纜1處、橫向規(guī)劃路口2處，高架橋中央分隔帶開口2處。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件有5種，分別為20 m、22 m預(yù)應(yīng)力空心板梁和 30 m、35 m、45 m預(yù)應(yīng)力T梁。下部結(jié)構(gòu)分20（22）板梁m+20（22）m板梁、20（22）m板梁 +30 m T梁、30（35）m T梁 +30（35）m T梁、30 m T梁 +40 m T梁、35 m T梁 +45 m T梁 5種類型標(biāo)準(zhǔn)橋墩，非標(biāo)準(zhǔn)橋墩有11種類型。表1為橋梁總體布置。

3.1 上跨地面道路某公路路口平面布置方案

上跨地面道路某公路路口平面布置方案見圖2。

圖1 高架主線雙向8車道標(biāo)準(zhǔn)段橋梁橫斷面布置圖（單位：mm）

表1 橋梁總體布置一覽表

續(xù)表1

圖2 上跨地面道路某公路路口平面布置方案圖

高架橋與某公路匯合口，Pm11～Pm17上部結(jié)構(gòu)采用7×22m標(biāo)準(zhǔn)空心板梁，左幅橋下部結(jié)構(gòu)PmL11～PmL13橋墩采用小門式墩避讓地面道路，Pm14～Pm 17橋墩采用大門式墩，左右幅橋合并設(shè)計(jì)，結(jié)合橋面調(diào)頭車道開口設(shè)計(jì)，減少橋墩的種類。

3.2 上跨城一路平面布置方案

上跨城一路平面布置方案見圖3。

圖3 上跨城一路平面布置方案圖

橋梁與城一路路口斜交角度10°，為了減小橋梁跨徑，橋墩采用三跨對(duì)角線對(duì)稱斜交轉(zhuǎn)正交過渡設(shè)計(jì)，上部結(jié)構(gòu)左幅橋PmL23～PmL26采用34.589 m+45 m+38.181 m非標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，右幅橋 PmR23～PmR26采用 38.181 m+45 m+34.589 m非標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，下部結(jié)構(gòu)斜交橋墩采用非標(biāo)準(zhǔn)橋墩。

3.3 上跨H1河、專線鐵路、高壓乙烯管線、H2河平面布置方案

上跨H1河、專線鐵路、高壓乙烯管線、H2河平面布置方案見圖4。

圖4 上跨H1河、專線鐵路、高壓乙烯管線、H2河平面布置方案

此節(jié)點(diǎn)集中了H1河、專線鐵路、高壓乙烯管線、H2河4種控制要素，其中H1河和H2河有規(guī)劃河道藍(lán)線要求，專線鐵路和高壓乙烯管線有安全距離要求。要考慮高架橋整體各節(jié)點(diǎn)的控制要素，又保證標(biāo)準(zhǔn)跨徑的使用，該節(jié)點(diǎn)Pm46～Pm50上部結(jié)構(gòu)采用35 m+35 m+45 m+35 m標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，下部結(jié)構(gòu)全部采用標(biāo)準(zhǔn)形式。

3.4 上跨城二路平面布置方案

上跨城二路平面布置方案見圖5。

圖5 上跨城二路平面布置方案圖

橋梁與城二路路口斜交角度8°，為了減小橋梁跨徑，橋墩采用三跨對(duì)角線對(duì)稱斜交轉(zhuǎn)正交過渡設(shè)計(jì)，上部結(jié)構(gòu)左幅橋PmL62～PmL65采用30.643 m+46.5 m+33.505 m非標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，右幅橋PmR62～PmR65采用33.505m+46.5m+30.643m非標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，下部結(jié)構(gòu)斜交橋墩采用非標(biāo)準(zhǔn)橋墩。

3.5 上跨斜交軍纜平面布置方案

上跨斜交軍纜平面布置方案見圖6。

圖6 上跨斜交軍纜平面布置方案圖

橋梁與軍纜斜交73°，由于此軍纜為部隊(duì)比較重要的管線，保密級(jí)別較高，為了避免在施工期間對(duì)軍纜的安全造成威脅，雙幅橋在此節(jié)點(diǎn)采用錯(cuò)位布置，左幅橋PmL67～PmL74上部結(jié)構(gòu)采用30m+4×35 m+45 m+35 m標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，右幅橋PmR67～PmR74采用3×35 m+45 m+2×35 m+30m標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，下部結(jié)構(gòu)均采用標(biāo)準(zhǔn)橋墩。

3.6 上跨規(guī)劃路平面布置方案

上跨規(guī)劃路平面布置方案見圖7。

由于橋梁與規(guī)劃路口斜交角度較小，橋梁跨徑適當(dāng)放大，Pm79～Pm82上部結(jié)構(gòu)采用正交 35 m+45m+35m標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，下部結(jié)構(gòu)均采用標(biāo)準(zhǔn)橋墩。

3.7 上跨某公路交合口平面布置方案

上跨某公路交合口平面布置方案見圖8。

圖7 上跨規(guī)劃路平面布置方案圖

圖8 上跨某公路交合口平面布置方案圖

此節(jié)點(diǎn)為本區(qū)間高架橋的終點(diǎn)，銜接跨江大橋引橋上層，地面道路將在此節(jié)點(diǎn)進(jìn)入大橋引橋的下層，通過雙層大橋跨江到達(dá)江東。由于地面道路在此進(jìn)行改道及規(guī)劃路的影響，Pm88～Pm91左右幅橋合并設(shè)計(jì)，并將橋面附近的中央分隔帶開口調(diào)整至本節(jié)點(diǎn)，上部結(jié)構(gòu)采用35 m+35 m+30 m標(biāo)準(zhǔn)T梁組合，下部結(jié)構(gòu)Pm88～Pm89采用大門式墩設(shè)計(jì)，Pm90采用超大懸臂橋墩設(shè)計(jì)。

4 設(shè)計(jì)總結(jié)

本標(biāo)段橋梁面積為116 014 m2，其中標(biāo)準(zhǔn)梁面積為105 660 m2，非標(biāo)準(zhǔn)梁面積為10 354 m2，標(biāo)準(zhǔn)梁占91.08%，非標(biāo)準(zhǔn)梁占8.92%。下部結(jié)構(gòu)橋墩共計(jì)83個(gè)，其中標(biāo)準(zhǔn)橋墩有61個(gè)，非標(biāo)準(zhǔn)橋墩有22個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)橋墩占73.5%，非標(biāo)準(zhǔn)橋墩占26.5%。

城市高架橋橋梁平面布置是龐雜的系統(tǒng)工程，既要考慮橋梁的技術(shù)難點(diǎn)又要兼顧地面交通功能及地下管線等影響因素。該工程經(jīng)過精心優(yōu)化設(shè)計(jì)后，有效地提高了標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件的使用，在城市橋梁設(shè)計(jì)中具有參考和應(yīng)用價(jià)值，有效地節(jié)約了投資和縮短建設(shè)工期。目前，該工程2009年底已建成通車。

[1]CJJ 11-1993，城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則[S].

[2]JTG/T D81-2006，公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則[S]