城市高架橋結(jié)構(gòu)選型研究

潘安亮 （合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230041）

1 概述

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，城市建設(shè)得到了大力的發(fā)展，導(dǎo)致城市交通壓力越來(lái)越大，為解決城市擁堵問(wèn)題，往往通過(guò)建設(shè)城市高架橋來(lái)緩解交通壓力，以至于城市高架橋建設(shè)的規(guī)模越來(lái)越大，要求也越來(lái)越高，如何根據(jù)實(shí)際需求，采用經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式對(duì)城市高架橋建設(shè)來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。

2 高架橋梁結(jié)構(gòu)總體方案選型

經(jīng)過(guò)近二十多年全國(guó)的市政工程實(shí)踐，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總原則已經(jīng)潛移默化地由傳統(tǒng)的安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀轉(zhuǎn)變?yōu)橹v究安全的耐久性；實(shí)用的舒適性；經(jīng)濟(jì)的合理性；以及美觀的人文、環(huán)保、生態(tài)等和諧效果的統(tǒng)一性。

根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求和橋梁設(shè)計(jì)原則，在橋梁結(jié)構(gòu)選型中應(yīng)充分體現(xiàn)“人文、技術(shù)、環(huán)保、景觀”的設(shè)計(jì)理念，積極采用新技術(shù)、新工藝，結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)力量和設(shè)備條件，并廣泛吸取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，盡量采用安全、快捷、環(huán)保的機(jī)械化和工廠化施工，提高工程質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工程造價(jià)，注重社會(huì)效益。

城市高架橋的結(jié)構(gòu)，一般可選用簡(jiǎn)支梁+橋面連續(xù)體系或連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系，對(duì)于簡(jiǎn)支梁可采用預(yù)制空心板、T梁、小箱梁或鋼—混凝土疊合梁，連續(xù)結(jié)構(gòu)可采用混凝土連續(xù)梁、混凝土連續(xù)剛構(gòu)、鋼連續(xù)梁、鋼—混凝土疊合連續(xù)梁等。

按施工方法高架結(jié)構(gòu)體系又可分為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)兩種。

3 高架橋上部結(jié)構(gòu)選型

對(duì)城市高架橋而言，常規(guī)的上部結(jié)構(gòu)體系有現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)兩種。

3.1 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)

目前城市高架橋常規(guī)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)均采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，該種結(jié)構(gòu)整體性能好，抗扭剛度大，能適應(yīng)各種平面線型和橋?qū)挼淖兓?，跨越能力也較大，在25m～60m左右，可較好滿足一般城市立交橋和高架橋使用要求。

優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)梁整體性能好，結(jié)構(gòu)剛度大，受力合理，行車(chē)條件很好；跨越能力大，能適應(yīng)各種平面線型和橋?qū)挼淖兓?；斷面外形豐富，造型簡(jiǎn)潔、輕盈，線條流暢，橋下視覺(jué)較通透開(kāi)闊，美觀舒適。

缺點(diǎn)：造價(jià)較高，滿堂支架現(xiàn)澆施工時(shí)對(duì)環(huán)境及交通有較大影響。

圖1 現(xiàn)澆箱梁效果圖

3.2 預(yù)制結(jié)構(gòu)

常規(guī)上部預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)按材料分為混凝土梁、鋼箱梁及鋼—混凝土組合梁，混凝土結(jié)構(gòu)主要有空心板梁、T梁、小箱梁、節(jié)段預(yù)制大箱梁等幾種，鋼結(jié)構(gòu)目前主要有鋼箱梁和鋼—混凝土組合梁。

空心板梁由于適應(yīng)的跨度較小，目前采用的較少；T梁建筑高度較大，從橋下仰視梁底，縱、橫梁密布，比較凌亂，景觀較差，目前城市高架也較少采用。鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土組合板梁結(jié)構(gòu)，適應(yīng)的跨徑較大，線型外觀較好，可工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，后期養(yǎng)護(hù)要求高。

3.3 方案比選

圖2 鋼板組合梁效果圖

隨著精神文明建設(shè)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)文明施工、綠色施工的要求越來(lái)越迫切，要求快速施工、減少對(duì)周?chē)h(huán)境和交通的干擾，特別是在城市人口密集區(qū)或交通繁忙區(qū)域。而現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，存在以下缺點(diǎn)：需要現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)大量支架和模板以及綁扎鋼筋；現(xiàn)場(chǎng)需要大量人工，施工時(shí)間長(zhǎng)，危險(xiǎn)性高且效率低；現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土噪聲大；對(duì)周?chē)h(huán)境和道路的交通影響大。

與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工方式相比，預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)施工的優(yōu)點(diǎn)有：可以實(shí)現(xiàn)人員少、快速化施工；工廠化生產(chǎn)的橋梁構(gòu)件質(zhì)量好于現(xiàn)場(chǎng)澆筑的構(gòu)件；可以大幅降低施工對(duì)交通車(chē)道的擠占、縮短施工占用的時(shí)間；減輕對(duì)周?chē)h(huán)境的影響；降低及避免工人長(zhǎng)時(shí)間高空作業(yè)，減少施工危險(xiǎn)。正因?yàn)橐陨蟽?yōu)點(diǎn)，預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)適用于城市人口密集區(qū)域或交通繁忙區(qū)域。

隨著國(guó)家大力推廣裝配式建筑的政策，因地制宜發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等裝配式建筑。

城市高架橋結(jié)構(gòu)形式應(yīng)從工程所處的周邊環(huán)境、施工條件、工程造價(jià)、景觀因素進(jìn)行綜合比選。

4 城市高架橋下部結(jié)構(gòu)選型

目前下部結(jié)構(gòu)同上部結(jié)構(gòu)一樣，常規(guī)的一般采用立模板現(xiàn)澆，近年來(lái)，為減少對(duì)周邊環(huán)境和交通的影響，同時(shí)結(jié)合上部結(jié)構(gòu)選型，下部結(jié)構(gòu)承臺(tái)以上部分常采用預(yù)制拼裝技術(shù)。

下部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制立柱、蓋梁的形式。立柱的預(yù)制拼裝方式采用了抗震性能最優(yōu)的灌漿套筒連接方式。施工過(guò)程中，預(yù)制墩身節(jié)段通過(guò)灌漿聯(lián)接套筒連接伸出的鋼筋，在墩身與蓋梁或承臺(tái)之間的接觸面采用砂漿墊層調(diào)節(jié)，施工方便快捷。

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的受力、外形特點(diǎn)和較硬朗的美觀效果，一般采用柱式、板式、T型、Y型等各種式樣的橋墩。

圖3 立柱吊裝施工

圖4 立柱拼裝施工

5 結(jié)語(yǔ)

城市高架橋是城市快速路的重要組成部分，同時(shí)又是做為一個(gè)創(chuàng)造城市空間的載體而存在，因此，城市高架橋結(jié)構(gòu)方案的選型對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)、建筑美學(xué)和城市景觀都有重要影響。城市高架橋結(jié)構(gòu)形式的選型應(yīng)綜合考慮工程所處的周邊環(huán)境、施工條件、工程造價(jià)、景觀等因素。

本文通過(guò)對(duì)我國(guó)目前常見(jiàn)的城市高架橋結(jié)構(gòu)形式的總結(jié)，并對(duì)高架橋結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，可為今后城市高架橋的建設(shè)提供一定的參考。