合肥市阜陽北路高架橋總體設計

朱建方,王守君,趙心源,崔云志

(濟南市市政工程設計研究院(集團)有限責任公司,山東濟南,250101)

合肥市阜陽北路高架橋總體設計

朱建方,王守君,趙心源,崔云志

(濟南市市政工程設計研究院(集團)有限責任公司,山東濟南,250101)

介紹了合肥市阜陽北路高架橋的總體設計,阜陽北路是合肥市“六橫六縱“快速路網體系中的“中縱”的一部分,是合肥市南北向快速通道的組成部分,同時也是合肥市北向重要的出城口道路,工程全長9.3 km。全線采用雙向6車道地面輔道+雙向4～6車道高架橋型式。高架道路全線跨越現狀鐵路及專用線兩條;沿線共設置6對平行式上、下匝道;與北二環快速路相交節點設置互通立交一座。高架橋上部結構采用預應力混凝土連續箱梁,下部結構采用柱式橋墩。

高架橋;預應力混凝土連續箱梁;立交;阜陽北路

1 工程概述

阜陽北路是合肥市“六橫六縱”快速路網體系中的“中縱”的一部分,是合肥市南北向快速通道的組成部分,同時也是合肥市北向重要的出城口道路。阜陽北路北端通向北繞城高速,進而向北可通向長豐縣,是市中心連接廬陽產業園,合肥北城的重要通道;其地面輔道作為快速路的集散車道,同時滿足沿線區域交通出行和公交車的通行,見圖1。

圖1 工程區域位置圖

阜陽北路高架起點為東方大道以北500 m,與新建成的合水路連接,終點為沿河路,出城方向高架起點為沿河路北,進城方向高架終點為臨泉路北。全線與鐵路相交兩處,其中東方大道交口南側現狀鐵路專用線平交口處,設計采用高架道路上跨,地面輔道與鐵路平交;跨合九、合武鐵路線處,對現狀跨鐵路橋拆除新建以滿足鐵路凈空,同時新建輔道橋。渦陽路主線下穿阜陽北路輔道;北二環路為規劃城市快速路,該節點處預留遠期建設互通立交的條件。

工程道路總長9.3 km,高架道路總長9.01 km,道路紅線寬度二環以內45 m,二環以外50 m,在匝道、港灣和交叉口處紅線寬度拓寬。高架為雙向四～六車道;地面道路為雙向六車道。全線共設置六對上下匝道,在北二環路交口處根據互通立交總體方案預留互通立交接口。輔道采用地面型式,標準段雙向6車道,全線均設置非機動車道和人行道。本工程屬大型市政工程。

2 橋梁結構總體構思［1-3］

2.1 橋梁體系選擇

六車道高架橋梁標準橫斷面為25.5 m,四車道高架橋梁標準橫斷面為23 m,道路標準橫斷面見圖2。

本工程為城市快速路,等級高,對行車速度、舒適性要求較高。考慮簡支結構整體性較差,車速較高情況下易引起跳車,本工程采用連續梁體系。

2.2 橋梁結構選擇

橋梁結構體系選取三種進行闡述:

(1)連續箱梁結構

圖2 高架橋標準橫斷面圖(單位:m)

預應力鋼筋混凝土連續箱梁結構整體性能好,抗扭剛度大,跨越能力大,能適應因匝道設置引起的平面線形和橋寬的變化。可利用結構整體性的特點,橋墩上不必設置蓋梁,橋下視覺較通透開闊,為地面交通留下較大的通行空間,比較適應城市高架快速路的需求特點。施工采用支架現澆,由于在現狀道路上搭設支架,地基條件較好,施工比較方便。

預應力鋼筋混凝土連續箱梁結構是目前城市高架橋梁首選的結構形式,在各大城市中被廣泛采用。

(2)預制后張簡支小箱梁結構

預制后張簡支小箱梁結構經濟指標較低,結構剛度較大,抗扭性能較好,梁高適中,采用工廠化批量預制,安裝完成后現澆橫向接縫,形成整體橋面,施工速度較快,對地面交通影響較小。需設置蓋梁,相對于連續箱梁,橋下視覺較通透開闊情況稍差。由于設置蓋梁為地面交通留下的通行空間條件稍差,目前,在對地面交通條件要求較高的城市高架快速路中較少采用。

(3)預制后張“T”形梁

預制后張“T”形梁設計和施工經驗成熟,跨徑較大,梁高較大,采用工廠化批量預制,安裝完成后現澆橫向接縫,連接橫梁,形成整體橋面,施工速度較快。需設置蓋梁,橋下縱橫梁密布,較為零亂,視覺景觀效果較差。由于設置蓋梁為地面交通留下的通行空間條件稍差,上世紀八、九十年代采用較多,目前,在對地面交通條件要求較高的城市高架快速路中較少采用。

(4)結構體系比選

預制結構較適合長線施工,但因地面道路和匝道接口交錯布置,跨徑很難做到標準化,且現澆結構與預制結構交錯布置,對預制結構施工較為不利,同時施工期間沿線單位的交通出行對預制結構的吊裝施工影響較大。

高架橋下部結構受地面交通組織的影響,標準段橋梁墩柱間距較小,預制結構需設置蓋梁,蓋梁懸臂長度大,需采用預應力結構,且蓋梁根部結構尺寸較高,受橋下凈空控制,橋梁整體縱坡需抬高,建筑高度需加大,從而對上下匝道的設置影響突出,匝道的坡長需增大,坡道落地點的位置距離路口的距離縮短,對地面的交通組織帶來巨大影響,特殊情況下甚至需取消匝道口的設置,這將有礙于快速路交通集散功能的發揮。同時,對互通立交段縱坡的調整困難較大,需增加互通立交的占地,增加征地及拆遷工作量。同樣,因此標準段結構宜采用現澆結構。

綜上,整體現澆的預應力鋼筋混凝土連續箱梁結構在整體性能,抗扭剛度,跨越能力,適應平面線形和橋寬的變化,橋下視覺效果,為地面交通留下的通行空間及適應城市高架快速路的需求特點等方面具有較大優勢,為首選方案,見圖3。

圖3 高架橋景觀效果圖1

3 橋梁上部結構設計

3.1 跨徑布置

該工程線路長,標準段基本跨徑30 m;沿線多處跨越相交道路及鐵路,橋梁在跨越東方大道、天水路、清河路、臨泉路、北二環、北一環等特殊節點,根據規劃要求,橋梁需一跨跨越,結合地面道路交通組織渠化,上述節點橋梁跨度40～60 m。

3.2 橫向支承布置

受地面道路路幅的控制,箱梁墩柱布置只能布置在中央綠化帶內。雙向6車道高架橋橫向支座間距5.3 m,橫梁懸臂10.1 m;雙向4車道高架橋橫向支座間距4.3 m,橫梁懸臂9.35 m,橋梁為橫向受力控制設計。主梁單跨跨徑40 m以下采用雙向預應力大懸臂等截面連續箱梁,標準跨徑為30 m,梁高2.3 m;單跨跨徑40～60 m采用雙向預應力大懸臂變截面連續箱梁。

3.3 預應力混凝土箱梁設計

阜陽北路高架橋共有82聯,結構體量大,工期緊,預應力混凝土箱梁的合理設計對整個工程的按時竣工具有重要影響。預應力混凝土箱梁標準段采用單箱三室結構,梁高2.3 m,頂板后0.25 m,底板厚0.22 m,腹板厚0.6 m,主梁翼緣懸臂長度3.65 m,見圖4。

圖4 主線橋箱梁標準橫斷面圖(單位:cm)

箱梁采用雙向預應力。其中縱向預應力采用19-φs15.2、17-φs15.2、15-φs15.2及 12-φs15.2四種。為便于全橋流水作業,施工單位自由安排施工順序,合理安排工期。腹板預應力鋼束均采用兩端張拉,錨固在端橫梁及腹板頂部。頂、底板短束均錨固在中橫梁上。每聯箱梁施工期間互不干擾,可平行作業。

橫梁預應力鋼束采用19-φs15.2鋼絞線;橋面橫向預應力采用3-φs15.2鋼絞線,單端張拉,張拉端與錨固端交錯布置,間距50 cm布置一道,錨固采用扁錨群錨體系。

箱梁在上、匝道接口處及互通立交接口處為異型段,箱梁結構根據橋寬不同,采用單箱多室結構。

3.4 匝道橋上部結構設計

本工程全線共設置六對上下匝道,匝道橋寬度為8.5 m。匝道橋的墩柱布置同與其并行的主線橋橋墩在同一軸線上。匝道橋主梁高度根據主線梁高并考慮橫坡的影響,保證匝道橋梁頂面與主線橋梁頂面在同一平面上,匝道橋梁高1.8 m,梁高與跨徑比例協調,見圖5。

4 橋梁下部結構設計

4.1 主線橋中央橋墩設計

根據道路總體設計,主線高架橋中央橋墩布置于地面道路的中央綠化帶內,橋墩采用鋼筋混凝土柱式橋墩。

圖5 匝道橋箱梁標準橫斷面圖(單位:cm)

主線橋標準25.5 m寬橋墩采用鋼筋混凝土矩形墩,連續墩、固結墩、共用墩均為2根1.7 m× 1.7 m矩形墩,其中共用墩墩頂尺寸為1.7 m(橫橋向)×2.4 m(縱橋向),截面的四個邊角設半徑0.15 m的圓弧倒角。下接8 m×6.6 m×2.5 m鋼筋混凝土承臺,樁基采用4根直徑為1.5 m鉆孔灌注樁,見圖6。

圖6 高架橋景觀效果圖2

主線橋25.5 m寬大跨徑(45 m以上)橋墩采用2根2 m×2 m矩形墩,下接10 m×6.6 m×2.5 m鋼筋混凝土承臺,樁基采用6根直徑為1.5 m鉆孔灌注樁。

根據地質勘察資料,工程全線樁基有摩擦樁和端承樁兩種。樁長根據樁側土層分布、樁端持力層巖面起伏及結構受力情況綜合確定。

4.2 主線橋邊墩設計

高架橋兩側設有上下匝道,北二環路節點遠期設置互通立交,主線高架橋加寬以布設加減速車道,根據上部結構的受力需要,在主線高架橋橋面加寬位置設外挑式橫梁及邊墩。主線橋邊墩的布設位于機動車道與非機動車道之間的綠化帶內,服從地面交通組織。

主線橋邊墩一般為1.5 m×1.5 m矩形截面矩形柱式墩,四個邊角設半徑0.15 m的圓弧倒角。邊墩共用墩下端為1.5 m×1.7 m矩形截面,墩頂尺寸為1.5 m×2.4 m,過渡段高度3.5 m。邊墩基礎根據計算結果采用2 m高承臺,承臺下設置兩根直徑為1.2 m鉆孔灌注樁。

4.3 匝道橋橋墩設計

匝道橋下部均采用鋼筋混凝土矩形獨柱墩,連續墩、共用墩均為1.5 m×1.5 m矩形墩,其中連續墩上接1.5 m×3.2 m擴大頭,共用墩上接1.8 m× 3.2 m擴大頭。下接5.5 m×2.5 m×2 m承臺,樁基采用2根直徑為1.2 m鉆孔灌注樁,見圖7。

圖7 匝道橋橋墩構造圖(單位:cm)

4.4 橋臺設計

主線橋25.5 m寬橋臺采用鋼筋混凝土U型橋臺,下接鋼筋混凝土承臺,樁基采用兩排,每排5根直徑為1.2 m樁基。

匝道橋橋臺采用鋼筋混凝土U型橋臺,下接鋼筋混凝土承臺,樁基采用兩排,每排2根直徑為1.2 m鉆孔灌注樁。

5 橋梁附屬設施設計

本工程屬于大型市政工程,橋梁附屬設施包括支座、橋面鋪裝、橋面排水、防撞護欄、伸縮縫、隔音屏、避雷設施、鐵路防護網等。

5.1 支座

采用球型鋼支座,此類型支座結構尺寸小,重量輕,安裝施工方便,更換維護容易,具備良好的轉動性能和滑動性能,支座使用壽命長。

5.2 橋面鋪裝

橋面鋪裝為復合式結構,上層為9 cm瀝青混凝土,其中,表面層4 cm采用SMA13,中面層采用5 cm 厚AC-16密級配瀝青混凝土;下層為8cm鋼筋混凝土,混凝土標號不低于C40,且其抗折強度不小于4.5 MPa,混凝土鋪裝內設冷軋帶肋鋼筋焊接網;兩層間為橋梁專用防水層。

5.3 橋面排水

橋梁均需設置排水系統。高架橋及立交橋根據縱橫坡及匯水面積確定排水口的位置及數量,跨中排水采用一跨多排的排水方式。主路橋排水口設在兩側防撞欄桿內側,匝道橋設在低側防撞欄桿內側,雨水經鑄鐵排水口匯入排水管沿墩柱順橋而下,引入地面排水系統。

5.4 防撞護欄

立交及高架橋兩側均需設置防撞欄桿,防撞護欄的型號與《公路交通安全設施設計細則》(JTG/TD81-2006)相應的防撞等級、安全等級相匹配,防撞護欄采用組合式,防撞護欄的現澆混凝土底座寬度取0.5 m,防撞等級:路側采用SA,中央隔離帶采用A m。

5.5 伸縮縫

橋梁伸縮縫型式應根據上部結構溫度變形、混凝土結構收縮徐變、預加應力、梁端轉角、伸縮縫安裝寬度、安裝時溫度及施工誤差等因素計算選型,采用多向變位梳齒形跨縫橋梁伸縮縫。

5.6 隔音屏

高架橋在靠近居民區、醫院、學校、科研單位、政府機關處應在防撞欄桿上加裝隔音屏,以減少噪音污染。根據環科所提供的數據,兩側合計需設置約5 000 m。

6 結語

合肥市阜陽北路高架橋工程目前已竣工通車,對于類似大型市政工程,在規劃設計階段與項目所涉及的電力、鐵路、軌道交通等部門的方案銜接至關重要。施工階段,樁基施工是關系到工程全線能否順利實施的關鍵,相關的征地拆遷、管線遷改等工作必須先期開展。同時,施工期間的交通組織十分重要,需解決好過境交通與區域交通兩大方面的問題,如在相關的繞城高速出入口、工程周邊路網設置交通指示牌,以屏蔽過境車輛,引導區域車輛順利通行。本文可為同類工程借鑒參考。

［1］ 衛超，李運.武咸公路改造工程高架橋總體設計［J］.城市道橋與防洪，2012(6):93-96.

［2］ 張海華.寧波市機場快速路高架橫斷面寬度研究［J］.工程建設，2011(3):39-41.

［3］ CJJ129-2009，城市快速路設計規程［S］.

U448.28

B

1009-7716(2015)03-0061-04

2014-11-10

朱建方(1979-),男,山東臨沂人,工程師,從事道路橋梁工程設計工作。