邯鄲市中華大街—北環路立交工程橋梁專業總結

諸立嘉

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

邯鄲市中華大街-北環路全互通立交橋工程位于邯鄲市中華大街與北環路交叉口，為混合型半定向半苜蓿三層全互通立交（見圖1）。立交位于邯鄲市北部，起到溝通城市內部路網和外圍公路網絡的作用，其地理位置極為重要。邯鄲市中華大街-北環路全互通立交橋工程包括中華大街主線橋、北環路左幅主線橋、北環路右幅主線橋和EN、NE、SW、WS、WN、NW、SE、ES 8條匝道橋。工程占地面積221100 m2，整個立交橋梁面積約52000 m2，工程建安費約3億元人民幣。

圖1 中華大街-北環路全互通立交工程效果圖

2 主要技術標準

（1）設計行車速度

主線設計行車速度：60 km/h；

匝道設計行車速度：35 km/h。

（2）結構設計荷載

結構設計荷載：公路-I級，并考慮超載系數1.3。

（3）設計基準期

設計基準期：100 a。

（4）設計安全等級

設計安全等級：一級。

（5）結構環境類別

結構環境類別：II類。

（6）標準橋面寬度

a.9.0 m橋寬：0.5 m防撞欄桿+8.0 m車行道+0.5 m防撞欄桿=9.0 m。

b.16.5 m橋寬：0.5 m防撞欄桿+7.5 m車行道+0.5 m防撞欄桿+7.5 m車行道+0.5 m防撞欄桿=16.5 m。

c.異形變寬段。

（7）橋面縱、橫坡

橋面最大縱坡：4.0%；最小縱坡：0%；

橋面最大橫坡：2%；最小橫坡：0%。

（8）臺后填土

一般控制在3.5 m以下，有特殊需求的臺后填土可適當放高。

（9）抗震標準

抗震設防烈度為7度，抗震設防措施等級為8級，水平地震動加速度峰值0.15 g，抗震設防類別為B類。

3 設計原則

工程設計總體上按照“安全、適用、經濟、美觀和有利環?！钡脑瓌t，根據橋址處的具體情況，選擇合適跨徑、受力明確、施工簡便、與環境協調、養護費用低的橋型方案。

（1）橋梁設計與周圍環境以及使用功能和諧統一，服從整體規劃要求及交通路網的總體布置。

（2）盡量避讓橋址處建筑物，橋梁與建筑物凈距大于5 m。

（3）在滿足抗震設計前提下確定合理的基本經濟跨徑，避讓重要管線，盡可能做到標準化、系列化，以利方便施工，保證建設工期，控制工程投資。主線采用預應力混凝土連續梁結構，跨徑30～35 m，匝道盡量采用鋼筋混凝土連續梁，跨徑小于22 m，部分上跨主線匝道及橋墩布置受限處采用預應力混凝土連續梁，跨徑30～35 m，局部可采用鋼結構。

（4）橋型結構考慮采用連續梁結構提高行車舒適性，盡量減少橋梁后期的運營、養護費用。

（5）注重橋梁景觀效果，總體上與效果圖一致。

（6）橋型方案除滿足各個方面使用功能外，橋型結構力求技術先進，結構新穎美觀，施工方便，使用耐久，能反映國內建橋技術的新水平、新結構、新工藝，并注重環境保護、降低能耗，注重可持續發展。

4 橋梁專業工程主要難點

該工程有如下難點。

（1）該工程為混合型半定向半苜蓿三層完全互通式立交，立交形式復雜，橋梁布跨受諸多因素限制?；ネ⒔坏谝粚佑糜谛腥?、非機動車通行，結合周邊場地已建構筑物建筑群，東西向交通為第二層，南北向交通為第三層。由于東南、西南兩個象限受構筑物限制，在西到北、北至東方向左轉采用兩個迂回式匝道，東到南、南到西左轉采用在西北、東北兩個象限設置環形匝道，以節約工程投資。立交的匝道均位于第二層和第三層之間。右轉匝道EN、NW、WS、SE為定向匝道，左轉匝道ES、SW為環形匝道，NE、WN為迂回定向匝道。

（2）該工程線路數量較多，匝道與主線、匝道與匝道之間的銜接需安全、順暢，橋梁結構外觀保持一致、協調。

（3）該工程主線橋梁寬度較大，橋梁結構設計時需考慮寬橋對結構受力的影響。

（4）NE匝道上跨北環路、WN匝道上跨北環路大跨彎梁設計。梁段位于半徑65 m的曲線上，且布跨受下方道路控制，只能采用相對較大的跨徑跨越。經過跨徑布置，NE和WN匝道上分別連續有3跨較大跨徑的梁，如果采用簡支結構，將會大大影響橋面行車舒適度以及減小結構側傾安全度，因此，比較適用的結構是連續梁。該工程采用較適合于大跨曲梁的連續鋼梁結構。

（5）NE匝道上跨北環路連續鋼梁其中一個中墩位置位于地面道路正上方，橋墩布置為避開地面道路設計為構造較復雜的倒L形結構。

（6）工程場地的基本烈度為7度，場地類別屬III類場地，抗震設防措施等級為8級，結構設防等級高。

（7）工程位于邯鄲市區，工程建設應盡量減少對環境的影響。

該工程是邯鄲市溝通城市內部路網和外圍公路網絡的重要節點，橋梁結構型式需首先滿足工程的功能要求，充分考慮結構的安全性和耐久性，提高工程質量，同時應考慮結構指標的經濟性。除此之外，應重視施工方案研究，使橋梁建設盡量減小對周邊環境的影響，并能做到快速施工。

5 橋梁專業的設計要點

5.1 主線高架橋結構型式的確定

根據橋梁結構設計原則，結合適用性、經濟性、美觀性、施工可行性和總體方案的布置，對預制先張法預應力空心板梁，預制后張法預應力T梁，預制后張法預應力簡支小箱梁，預應力混凝土連續整體箱梁等橋型方案，進行結構受力、技術經濟、施工及景觀等方面的比較與分析。

簡支結構體系在造價上較連續結構體系便宜，施工速度較快，但簡支梁體系無法避免橋墩蓋梁結構，其外型上較累贅。雖小箱梁或T梁可采用牛腿支點、倒T蓋梁等措施以減小蓋梁的外露部分，但仍對橋梁縱向的線形流暢帶來不利影響，從結構角度講，牛腿支點又對今后養護較為不利。連續結構體系雖然造價較高，但行車條件好，結構性能安全可靠，特別是連續整體箱梁線形流暢、協調，外形輕盈、美觀，符合現代城市的發展要求，也體現了現代橋梁建設水平。因此，連續整體箱梁結構是立交主線結構方案的首選之一。

連續箱梁整體性能好，抗扭剛度大，能適應各種平面線形和橋寬的變化，行車條件好，跨越跨度大，等截面梁跨越能力可達30～40 m，可較好滿足一般城市立交橋的使用要求，符合城市發展的需要。同時，從施工角度出發，連續整體箱梁除了可采用成熟的支架現澆外，也可采用懸臂澆筑施工，還可采用縱向節段拼裝或移動模架逐孔現澆等先進的施工方法。只要合理安排施工順序，加強施工組織管理，完全可滿足工程進度且對施工期間地面交通影響較小。綜合考慮各方面因素，該工程最終推薦采用等高度預應力混凝土連續箱梁結構作為主要結構方案。

5.2 高架橋設計要點

（1）主線橋部分路段采用等高預應力混凝土連續梁，在匝道分岔點處也采用變寬度預應力混凝土連續梁結構。上部結構采用單箱多室斜腹板帶圓弧斷面，下部結構采用雙柱式、多柱式橋墩。匝道連續梁采用單箱單室或多室斜腹板帶圓弧斷面，標準段下部結構采用獨柱墩，異型變寬段下部結構采用雙柱墩。

（2）縱向計算中，活載加載一般由腹板平均承擔。對于寬橋，局部車輪荷載并不是完全由腹板平均傳遞，車輪下的腹板受力更大，因此對于某一片腹板，最不利活載工況可能并不是所有車道全部布滿然后乘以折減系數，可能僅僅是腹板周圍的車道加載最不利。該工程采用MIDAS軟件，按“梁格法”建模，模型采用簡支梁。根據《橋梁上部構造性能（E.C.漢勃利）》相關公式調整縱梁和橫梁截面屬性?；钶d采用布置縱向車道加載。經計算比較，對于寬橋（北環路左幅和中華大街主線），偏載系數取1.3。

（3）由于該工程變寬連續梁橋較寬，單梁法用空間梁單元對變寬梁橋進行分析計算不能反映各腹板的受力差異，也得不到橫梁內力，計算精度難以保證。在寬橋橫梁計算中采用MIDAS軟件，按“梁格法”建模，根據《橋梁上部構造性能（E.C.漢勃利）》相關公式調整縱梁和橫梁截面屬性，進行橫梁計算。

（4）NE匝道上跨北環路、WN匝道上跨北環路大跨彎梁上部結構采用連續鋼箱梁結構，下部結構采用柱式墩，其中兩中墩上部為鋼結構，且墩梁固結，下部為混凝土結構，邊墩為混凝土結構。

5.3 抗震體系型式的確定

在全橋結構動力特性分析的基礎上，采用反應譜法分別計算E1、E2兩種水準地震作用下的結構地震響應。在E1概率水平下全橋橋墩都在彈性范圍內工作，在E2概率水準地震作用下，全橋大部分橋墩都已經屈服。有必要考慮延性抗震設計或者減隔震設計。

采用延性設計，結構地震響應相比彈性設計有了大幅度減小，但由于立交墩柱高度相對截面尺寸不大（尤其在落地段），屬于典型的中低墩連續梁，采用延性抗震設計對于固定支座的抗剪能力、基礎的強度以及抗拔能力仍然提出了較高的要求，難以滿足抗震性能目標要求，因此，宜進行減隔震設計。

對于采用減隔震設計的橋梁，在E2地震作用下，橋梁的耗能部位位于橋梁上、下部連接構件上（支座、耗能裝置）。為了減小地震響應，該工程采用了鉛芯橡膠支座，有效地將地震力比較均勻地分布到各個橋墩上，避免將地震力集中到一個橋墩上而難以滿足抗震設防標準。采用了鉛芯橡膠支座耗能裝置后，E2地震作用下墩柱、支座、基礎的地震響應均得到了有效減小，橋墩及其樁基礎均在彈性范圍內工作，抗震性能滿足抗震設防標準要求。鉛芯支座改善了結構地震下受力性能，減少了結構尺寸和配筋，具有良好的經濟效益。

6 結語

本文結合邯鄲市中華大街-北環路全互通立交橋工程的實際實施情況，總結了該工程橋梁的設計思路及主要特點。邯鄲市中華大街-北環路全互通立交橋工程已建成通車，目前運營狀況良好。有關經驗可供類似工程參考。