濟(jì)南市二環(huán)西路南延高架橋總體設(shè)計(jì)

王東陽(yáng)，李 濤，胡 磊

(山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 濟(jì)南市 250031)

1 概述

濟(jì)南市二環(huán)西路是濟(jì)南西部主城區(qū)主要的南北通道，也是濟(jì)南市規(guī)劃的“三橫六縱”快速路系統(tǒng)的重要組成部分，也是京滬高鐵濟(jì)南西客站片區(qū)道路網(wǎng)的主骨架之一。本項(xiàng)目的建設(shè)可以直接連接濟(jì)廣高速和南繞城高速，成為濟(jì)南市西部同時(shí)溝通南北兩條高速公路的快速通道，對(duì)緩解城市交通擁堵意義重大，同時(shí)也能極大地促進(jìn)城市和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

本項(xiàng)目在既有二環(huán)西路高架橋北段的基礎(chǔ)上進(jìn)行南延，項(xiàng)目起點(diǎn)為既有臘山互通立交，與二環(huán)南快速路交叉位置設(shè)置鳳凰山互通(樞紐互通)，終點(diǎn)設(shè)置黨家莊互通立交與繞城高速南線(xiàn)相接。全線(xiàn)共設(shè)置6對(duì)出、入口匝道，項(xiàng)目全長(zhǎng)10.219km。本項(xiàng)目全線(xiàn)為高架橋快速路，地面道路同步建設(shè)主干路及快速公交系統(tǒng)(BRT)。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)道路等級(jí)及設(shè)計(jì)速度

高架橋主線(xiàn)采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)并兼具城市快速路功能，設(shè)計(jì)速度60km/h；地面道路定位為城市主干路，設(shè)計(jì)速度60km/h；立交及出入口匝道設(shè)計(jì)速度40km/h。

(2)橋梁設(shè)計(jì)汽車(chē)荷載等級(jí)采用公路 -Ⅰ級(jí)。

(3)地震動(dòng)峰值加速度0.05g，對(duì)應(yīng)地震烈度為6度區(qū)，抗震設(shè)防措施等級(jí)為7級(jí)。

(4)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期100年。

(5)環(huán)境類(lèi)別：II類(lèi)。

3 總體設(shè)計(jì)

二環(huán)西路南延高架橋在濟(jì)南市道路網(wǎng)規(guī)劃中具有非常重要的地位，設(shè)計(jì)中必須重點(diǎn)考慮本項(xiàng)目功能需求及與相關(guān)道路的合理銜接。同時(shí)還應(yīng)兼顧城市可持續(xù)發(fā)展及景觀(guān)要求，需進(jìn)行多方案比選擇優(yōu)選取，最大限度地滿(mǎn)足功能、環(huán)保、景觀(guān)等多重需求。

(1)道路平面、縱面及橫斷面設(shè)計(jì)

道路平面嚴(yán)格按照濟(jì)南市城市規(guī)劃進(jìn)行布設(shè)，最小平曲線(xiàn)半徑為600m。道路總體平面如圖1所示，道路縱斷設(shè)計(jì)充分考慮了跨越的橫向道路、出、入口匝道布設(shè)、地面BRT快速公交系統(tǒng)通行、橫向人行天橋、相關(guān)鐵路的凈空要求及橋梁建筑高度等因素，一般路段橋下凈空控制在8～9m左右，特殊受限路段橋下凈空不小于4.5m。最小縱坡0.5%，最大縱坡4%(落地段)。

高架橋橫斷面采用整體式斷面，全寬25m，雙向六車(chē)道，車(chē)道布置為2×(3×3.5)m(僅供小型汽車(chē)通行)，路緣帶寬度均為0.5m；地面道路紅線(xiàn)寬度60m，采用四幅路斷面型式，其中機(jī)動(dòng)車(chē)道為雙向六車(chē)道，車(chē)道布置為2×(2×3.5+4.25)m，外側(cè)2×3.5m為社會(huì)機(jī)動(dòng)車(chē)道，內(nèi)側(cè)4.25m為BRT公交專(zhuān)用道，公交專(zhuān)用道與社會(huì)車(chē)道間設(shè)置0.5m隔離帶。主線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置如圖2所示。

(2)鳳凰山互通立交設(shè)計(jì)

鳳凰山立交位于二環(huán)西路高架橋與二環(huán)南路快速路連接線(xiàn)交叉位置，通過(guò)設(shè)置鳳凰山樞紐互通實(shí)現(xiàn)車(chē)輛在高架橋快速路之間的銜接轉(zhuǎn)換。

鳳凰山互通立交采用T型互通型式，二環(huán)西路與二環(huán)南路按照十字型交叉設(shè)計(jì)，根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，由北向東和由東向南兩個(gè)左轉(zhuǎn)方向交通量較大，采用指標(biāo)較高通行能力較大的半定向匝道實(shí)現(xiàn)車(chē)輛左轉(zhuǎn)?；ネ⒔徊贾镁o湊，在保證通行能力的前提下，減少城市土地資源的占用。

匝道設(shè)計(jì)速度均采用40km/h，考慮到快速路環(huán)線(xiàn)車(chē)輛的快速轉(zhuǎn)換及市區(qū)通勤車(chē)輛的交通量較大，該方案A、C匝道(東向和北向轉(zhuǎn)換匝道)采用單向雙車(chē)道(外側(cè)設(shè)置有3m硬路肩)，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為11.5m，其余匝道標(biāo)準(zhǔn)寬度均為9m。

對(duì)于半徑小于250m的匝道設(shè)置加寬，本互通立交最小半徑為70m，加寬采取內(nèi)外側(cè)對(duì)稱(chēng)加寬方式，每條車(chē)道加寬值均采用0.7m。

(3)黨家莊互通立交設(shè)計(jì)

黨家莊互通立交是實(shí)現(xiàn)二環(huán)西路高架快速路和繞城高速南線(xiàn)連接的重要通道，繞城高速南線(xiàn)是濟(jì)南繞城高速公路的重要組成部分，現(xiàn)狀為雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度26m，設(shè)計(jì)行車(chē)速度100km/h。

互通采用A型單喇叭型式互通，匝道設(shè)計(jì)速度40km/h，匝道寬度根據(jù)車(chē)流量大小分別采用10.5m或12.25m。

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，互通收費(fèi)站設(shè)置6個(gè)進(jìn)口11個(gè)出口，其中進(jìn)口和出口分別各有2條ETC車(chē)道。

(4)與京滬鐵路及京滬高鐵聯(lián)絡(luò)線(xiàn)交叉節(jié)點(diǎn)

本項(xiàng)目在K4+300處上跨京滬鐵路三四線(xiàn)，在K4+700處下穿京滬高鐵聯(lián)絡(luò)線(xiàn)(既有高鐵已預(yù)留下穿條件)。上跨津浦鐵路橋下凈空要求不小于8.5m，下穿京滬高鐵聯(lián)絡(luò)線(xiàn)處高架橋與高鐵橋梁梁底之間凈空要求不小于5m，高架橋與地面道路凈空不小于4.5m，兩條交叉鐵路的間距僅為400m，設(shè)計(jì)難度較大，制約因素較多。

上跨津浦鐵路位置凸曲線(xiàn)半徑為6000m，前后縱坡分別為1.68%和-2.16%，下穿京滬高鐵聯(lián)絡(luò)線(xiàn)位置凹曲線(xiàn)半徑為6400m，前后縱坡分別為-2.16%和2.80%；在凹曲線(xiàn)底部加密泄水管設(shè)置，提高凹曲線(xiàn)范圍橋面排水能力，與鐵路交叉節(jié)點(diǎn)縱斷面如圖5所示。

(5)出、入口匝道布置

為便于地面車(chē)輛進(jìn)出高架橋，高效率服務(wù)城市交通需求，需設(shè)置必要的出、入口。綜合考慮城市路網(wǎng)現(xiàn)狀及遠(yuǎn)期規(guī)劃、車(chē)流量分布等因素影響，同時(shí)在廣泛征求相關(guān)部門(mén)意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，二環(huán)西路南延高架橋共設(shè)置臘山路、劉長(zhǎng)山路、簸箕山南路、老二環(huán)南路、G104北側(cè)及G104南側(cè)總計(jì)6對(duì)出、入口匝道，出入口平均間距約1.6km。

(6)橋梁設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目位于城市區(qū)域，對(duì)橋梁景觀(guān)要求較高。通過(guò)多種結(jié)構(gòu)型式比選并借鑒國(guó)內(nèi)其他城市類(lèi)似項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，主線(xiàn)橋上部箱梁采用單箱三室大懸臂截面，外側(cè)腹板為斜腹板，腹板斜率1∶1.52(橫向：豎向)，結(jié)構(gòu)受力明確，外觀(guān)輕巧、流暢。主線(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋基本跨徑為30m，梁高均采用2.3m，箱梁外側(cè)翼緣板懸臂長(zhǎng)3.65m(橋面板設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力)。

匝道橋箱梁根據(jù)橋梁寬度不同分別采用單箱單室或多室截面，外側(cè)也采用斜腹板，腹板斜率1∶3.25(橫向∶豎向)，與主線(xiàn)結(jié)構(gòu)順暢銜接。

根據(jù)地面道路的設(shè)計(jì)原則，主線(xiàn)橋橋墩布置在6.5m寬地面道路的中央分隔帶范圍內(nèi)，采用雙柱式墩，墩柱截面尺寸為1.7×1.7m，在柱頂3.122m范圍內(nèi)漸變?yōu)?.2×1.7m(內(nèi)側(cè)豎直，外側(cè)弧形)，橋墩四角設(shè)置0.15×0.15m切角，柱間凈距2.6m，滿(mǎn)足設(shè)置BRT車(chē)站的凈寬要求，整體呈Y型；柱間設(shè)置弧形系梁，提高橋梁橫向穩(wěn)定性。

主線(xiàn)橋典型斷面如圖6所示：

匝道橋采用花瓶型橋墩，墩柱截面橫橋向?qū)挾?.4～3.5m，順橋向厚度1.7～2m，在墩頂3.7m范圍內(nèi)寬度漸變，橋墩四周設(shè)置0.15×0.15m切角，為提高橋梁層次感，匝道橋橋墩立面設(shè)置30cm寬、5cm深的裝飾凹槽。

匝道橋典型斷面如圖7所示。

上部結(jié)構(gòu)均按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類(lèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)，采用橋梁博士、MIDAS、ANSYS等軟件進(jìn)行空間梁格或?qū)嶓w模型分析，保證結(jié)構(gòu)安全可靠。

4 結(jié)語(yǔ)

二環(huán)西路南延高架橋作為重大基礎(chǔ)設(shè)施工程，社會(huì)期望高，設(shè)計(jì)、施工難度大。在總體設(shè)計(jì)中必須綜合考慮各種影響施工、運(yùn)營(yíng)的各種因素，全面貫徹落實(shí)功能完善、技術(shù)先進(jìn)、景觀(guān)提升的理念。本項(xiàng)目建成后，進(jìn)一步推動(dòng)了濟(jì)南市快速路路網(wǎng)系統(tǒng)的完善，成為濟(jì)南市交通建設(shè)領(lǐng)域的標(biāo)桿工程。