羅山路快速化改建工程標準段橋梁結構方案設計

杜 鵬 唐志強

(1.中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200063； 2.上海海洋工程和船廠水工特種工程技術研究中心，上海 200063)

1 工程概述

羅山路快速化改建工程路線為南北走向，位于上海市內環與外環之間，并銜接S32,G1501,S4等多條高速，與其共同構筑新的沿海大通道，是上海東部地區與浙江甬、臺、溫地區聯系的便捷通道，羅山路的快速化改建將改善上海東部地區對外長距離出行條件。其標段總體推薦方案為“高架快速路為主結合地面快速路”形式，全長7.32 km[1]。

2 設計技術標準

1)荷載等級：公路—Ⅰ級；2)抗震要求：地震動加速度峰值0.1g，按7度設防，抗震設防類別B類；3)環境類別：環境類別為Ⅰ類，環境作用等級為C級；4)結構設計安全等級及設計基準期：一級，設計基準期100年。

3 結構設計方案

3.1 主線高架上部結構選型

一般的城市高架橋標準段均屬于中等跨徑橋梁，其可使用的結構型式有較多選項，通常采用的兩大類是簡支結構加橋面連續體系和連續結構體系，其中簡支結構可選用預制空心板梁、預制T梁、預制小箱梁等；連續體系可選用連續梁、先簡支后連續預制小箱梁等。目前，根據上海市建交委《上海市城市道路與公路設計指導意見(試行)》規定，對于城市快速路、城市主干路一般不得采用預制裝配式空心板結構，因此空心板梁不再作為橋梁結構的比選型式。

1)預制T梁。T梁結構是橋梁上部結構中非常常見的結構形式，跨徑在20 m～50 m之間，可在梁廠預制，保證上下部結構同時施工，減少工期，施工與設計經驗相當成熟，常用于公路橋梁結構中。但因其橋梁建筑高度較高，梁底縱、橫梁密布，景觀較差(見圖1，圖2)。

2)預應力連續大箱梁。預應力連續箱梁結構簡潔、輕盈，線條流暢，由于箱梁為整體斷面，可采用少支點支撐，因此可使下部結構形式簡潔、體量較小，具有行車舒適、視野開闊、結構美觀等特點。根據施工方法不同又可以分為現澆預應力連續箱梁和預制節段拼裝預應力連續箱梁。現澆預應力連續箱梁可采用滿堂支架法也可采用活動模板逐孔澆筑法等；預制節段拼裝預應力連續箱梁可采用逐跨拼裝法也可采用懸臂平衡拼裝法等。根據以往城市橋梁建設經驗及高架橋中等跨徑的孔跨布置特點，較合適及常用的大箱梁結構是滿堂支架現澆連續梁和預制節段逐跨拼裝預應力連續梁。a.支架現澆連續大箱梁結構：采用滿堂支架現澆施工的連續大箱梁，施工技術簡單，成橋線形好，受力合理，整體性強，可適應各種變寬段橋梁，可采用各種斷面型式，整體較美觀。但由于橋梁鋼筋、混凝土、鋼束等均需在現場施工，因此上下部結構無法平行作業，施工速度較慢，工期較長，對現場場地占用量大，對周邊環境影響較大，支架基礎要求高，造價也相對較高[2](見圖3，圖4)。b.預制節段拼裝連續大箱梁結構：采用預制節段逐跨拼裝的預應力連續大箱梁，梁體縱向分段在工廠預制，運輸到現場后，用架橋機進行架設拼裝，整體性能好，外觀美觀。由于采用工廠預制，上下部結構可平行作業，對現場環境影響小，機械化、工廠化程度高，成品質量好，單跨施工速度快(5 d/跨～7 d/跨)，目前我國也頒布了《預應力混凝土橋梁預制節段逐跨拼裝施工技術規程》，使施工單位有章可循。但由于節段采用精細的預制施工，配套設備、施工控制要求高，對施工技術及管理均要求較高；架設設備規模受整孔重量控制，本工程整孔重量約為700 t～1 350 t，需啟用大型架橋設備；施工機械造價攤銷成本較大，經濟指標高(見圖5)。

3)預制小箱梁。跨徑25 m～40 m，可工廠化生產，對運輸和吊裝設備有一定要求，變寬橋面適應性較強，外觀較T梁好。預制小箱梁結構簡單合理，設計經驗成熟，可梁廠預制，吊裝完成后澆筑濕接縫，形成整體橋面。小箱梁由于具有較大的截面抗扭強度、抗彎強度，其彎曲應力圖形合理，剪應力小及良好的穩定性等優點，能夠很好地滿足高等級道路行車高速、平穩、舒適的要求，是一種較為先進的結構型式。近年來在全國各地的城市高架中被廣泛應用，上海也在多個工程中采用了小箱梁結構。滬杭高速高架橋和內環線南浦大橋東引橋見圖6，圖7。

在具體工程應用中，小箱梁又可分為結構簡支橋面連續小箱梁和簡支變連續小箱梁。

a.結構簡支、橋面連續預制小箱梁結構：將工廠預制的小箱梁運達現場后，直接架設在橋墩蓋梁上，小箱梁之間的橋面通過連續構造連接，橋墩蓋梁可以采用倒T型式，有效的降低結構整體高度，美化外觀效果。主梁簡支、橋面連續的結構體系因其施工簡便，行車也較舒適，并能適應較大的地基沉降，在我國橋梁建設中占有一定地位，被普遍使用。但該結構方案由于采用橋面連續，連續縫構造處相對較為薄弱，結構整體性相對較差，連續縫破損嚴重，后期養護工作量較大。因此該體系結構可應用于道路等級較低，車載較小，跨徑較小的橋梁結構上。由于羅山路高架道路屬城市快速路，且其連接內、中、外環線，交通位置重要，交通量較大，大車較多，荷載等級高，對結構受力性能及耐久性要求較高。結構簡支、橋面連續構造示意圖見圖8。

b.先簡支后連續預制小箱梁結構：采用先簡支后連續技術，即用預制預應力單片簡支梁現場形成預應力連續梁。采用該項技術可以制成多跨一聯的預應力混凝土連續梁，伸縮縫少，減少了橋梁接頭處由于車輛的沖擊對橋梁的損傷，具有更好的耐久性，對于橋梁的養護維修也是有利的。先簡支后連續預制小箱梁結構，屬橫向分段工廠預制、現場拼裝，因此上下部結構可平行作業、工期短，造價低，符合資源集約型發展的精神。梁體現場架設設備受單梁重量控制，單片預制梁最大吊裝重量可控制在160 t以下，因此可采用多種常規起吊設備，施工方式靈活；施工過程中結構由簡支梁向連續梁進行受力體系轉換，既滿足了施工便捷的要求，又能加強結構的整體性，滿足行車舒順，耐久性的要求[3]。

先簡支后連續施工過程見圖9。

3.2 綜合比選

上部結構綜合比較見表1。

表1 上部結構綜合比較表

4 結語

經綜合比較，本工程上部結構方案推薦采用先簡支后連續預制小箱梁，其具有梁高低，工廠預制，上下部結構同時施工，縮短工期，技術成熟，外觀效果好等特點，能很好的適用于城市橋梁建設。景觀效果上可結合大懸臂的蓋梁柱式墩形式，體現出輕盈而美觀的整體效果，提升了城市的整體形象，營造出現代美的建筑特色。

參考文獻:

[1] 袁大飛．淺談山區高速公路中互通立交的方案設計[J]．公路與自然，2010,17(2)：89.

[2] 李洪文，吳江龍．互通區上跨橋梁現澆支架方案設計[J]．公路，2013(6)：53-58.

[3] 曾 愛.小半徑曲線匝道橋梁設計優化探討[J]．山西科技，2013,28(2)：114-116.