互通式立交橋梁方案布設探討

向 濤

（四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司,四川 成都 610041）

0 引言

四川省內高速公路基本位于重丘地帶，地形、地質、水文條件復雜。受地形限制，互通式立交平面線型復雜，互通式內橋梁布設受控因素較多。既要滿足功能需求，又要兼顧造價、施工難度，同時要保證方案的合理性、適用性。

1 互通式內橋梁總體布設原則

《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60—2015）總則第1.0.1 條明確指出，橋梁設計應遵循“安全、耐久、適用、環保、經濟、美觀”的原則[1]。該原則中的六個方面是有主次之分的，“安全、耐久”是基本要求，在滿足基本要求的前提下，優先考慮“適用”，其次考慮“環保、經濟、美觀”。

互通式內橋梁總體布設應遵循規范的設計原則。而由于互通式內橋梁所在的區域平面線型復雜多變，縱坡起落較大且變化快，橋位干擾因素較多，因此在滿足“安全、耐久”的前提下，要重點研究“適用”，其包含設計方案的合理性、施工可操作性等方面。應當從多方面進行深入比選，尋找合理的橋型方案[2]。

2 工程概況

沿江高速安寨坪互通式，采用變異菱形互通方案，設匝道下穿主線橋。主線左右分線，設A、B、C、D、E、G 六條匝道。主線設計速度為80 km/h，A、B、C、D、E 匝道設計車速40 km/h，菱形互通平交口附近段落設計速度為30 km/h；連接線采用二級公路標準，設計速度40 km/h，回頭曲線設計速度為25 km/h。主線整體式路基寬度25.5 m，分離式路基標準寬度12.75 m，單車道匝道標準路基寬度9.0 m，對向分隔式雙車道匝道標準路基寬度16.5 m，對向雙車道匝道標準路基寬度10.0 m；連接線標準路基寬度8.5 m。

該互通由于受地形、地質限制，平縱面指標較低，最小匝道半徑34 m，匝道最大縱坡4.7%?；ネㄊ街行奶罡?00 m左右，因此設置長達2.9 km的連接線接地方道路。整個互通式位于斜坡堆積體上?；ネㄆ矫嫒鐖D1 所示。

圖1 安寨坪互通平面圖(不含連接線)

互通式內匝道縱面關系：主線位于頂層，上跨D、C、E 匝道，E 匝道位于最底層，下穿主線及A、B 匝道。

3 橋梁方案選擇的受控因素及應對措施

3.1 受控因素

根據互通式平縱面布置，分析橋梁布設的受控因素如下：

（1）互通填高普遍60～80 m，局部達100 m 以上，部分施工工藝無法實施，需從施工可實施性出發，制定切實可行的橋梁方案。

（2）A、B、C、D、E 匝道均有極小半徑的段落，且填高較高，常規橋梁方案難以滿足要求。

（3）該互通式所處區域運輸條件極差，互通兩端均離隧道較近，橋梁方案的選擇對施工組織影響較大。

（4）地質條件復雜，橋墩基本位于陡斜坡上，需根據地質條件選擇合理墩位，尤其是對于墩高在100 m 左右的超高墩。

（5）縱橫坡較大，個別區域縱坡超4%，橫坡達7%。橋梁結構受力復雜，須合理采用必要的結構限位措施。

3.2 確立橋梁總體布置設計思想

由于互通區域填高較大，綜合考慮地形、地質及施工難度等因素，確定該互通式內橋梁上部構造盡量采用預制吊裝結構，位于小半徑曲線內的橋梁視填高采用密肋式矮T 梁、鋼筋混凝土現澆箱梁。下部構造采用圓柱式墩、空心薄壁墩、承臺、樁基礎[3]。

3.3 具體橋梁布設難點及應對措施

3.3.1 主線橋（漸變加寬、超高墩）

主線橋最大填高114 m，平均填高55 m。由于主線橋位于漸變加寬范圍內，無法采用大跨徑懸澆結構。結合該路段其余橋梁結構形式，綜合考慮采用30 m、40 m T 梁結構，通過梁片數和濕接縫寬度的變化來適應橋面寬度變化。受墩高影響，在互通式分合流處仍采用預制結構，預制梁在一側梁端呈折線布置。位于彎折位置的梁片在預制時充分考慮橋面橫坡的影響，要保證通過預制梁頂板斜置和橋面鋪裝厚度調整的方式能滿足橋面橫坡的線型需要。

主線填高較高，局部填高大于80 m 的區域通過綜合比選驗證，采用空心薄壁墩布置。墩柱布置如圖2 所示。

圖2 空心薄壁墩布置

該空心薄壁墩順橋向寬2.6 m，橫橋向寬6.2 m，墩身在順橋向按80∶1 放坡。墩身剛度大，可適應較高的墩高，能滿足結構受力要求，同時施工難度不大，可采用翻?；蚧Ｊ┕?，工藝成熟。

3.3.2 匝道橋（漸變加寬、超高墩、小半徑）

互通式匝道橋橋位情況較為復雜，其中選取有代表性的幾座橋梁分析如下：

（1）A 匝道橋最大填高90 m，起點半徑34 m，橋梁最大縱坡達4.44%。

（2）D 匝道橋最大填高104 m，止點半徑38 m，橋梁最大縱坡達4.471%。

（3）E 匝道2、3 號橋位于連接線回頭曲線上，半徑僅20 多m。

（4）E 匝道4 號橋最小半徑60 m，橋面寬度從10 m漸變至18.25 m，變化幅度較大。

A、D 匝道橋為典型的高墩小半徑橋梁，按該互通橋梁總體布置原則，上部結構采用預制吊裝結構。全橋上部構造大部分采用30 m、40 m T 梁，下部構造局部采用與主線橋類似的空心薄壁墩。因填高較大，且位于陡斜坡上，小半徑區域的上部構造不宜采用常規的現澆結構，施工搭設支架太困難，風險大，因此采用密肋式矮T 梁的結構形式。方案布置如圖3 所示。

圖3 密肋式矮T 梁布置

密肋式矮T 梁主要采用16～20 m 跨徑，采用等截面設計，梁肋尺寸在縱向保持不變。其施工簡單，吊裝方便，易于快速化施工；由于密肋式矮T 梁梁片較窄，一般在0.8 m 左右，因此在平面可以布置更多的梁片，結合濕接縫寬度變化，可以更好地適應橋面寬度變化。梁板平面布置如圖4 所示。

圖4 密肋式矮T 梁梁板布置

密肋式矮T 梁跨徑一般不超過20 m，實際應用當中受跨徑局限比較大，但仍然是解決高墩小半徑橋梁梁板布置的有效方法。

E 匝道2、3 號橋位于連接線回頭曲線上，半徑小于30 m，采用預制結構無法滿足平曲線包絡要求。由于橋梁填高較小，具備搭設支架現澆的條件，綜合考慮采用小跨徑鋼筋混凝土連續梁結構。梁體平面布置如圖5所示。

圖5 小半徑鋼筋混凝土連續梁布置

采用鋼筋混凝土連續梁方案的理由如下：

（1）曲線半徑小，橋梁跨徑小，采用預應力結構在張拉鋼束時會產生很大的徑向力，施工不易控制，鋼筋混凝土結構不存在此問題。

（2）預制結構難以滿足平曲線要求，現澆結構能很好適應平曲線，可以隨線型澆筑，外形比預制結構美觀。

（3）現場具備搭設支架現澆的條件。

E 匝道4 號橋在靠近收費站端橋面寬度變化劇烈。在75 m 范圍內，橋面寬度由10 m 漸變至18.25 m，變化幅度8.25 m。平面布置如圖6 所示。

圖6 E 匝道4 號橋橋面漸變加寬

該橋為典型的互通式漸變加寬橋型，針對變化劇烈平面線型，預制梁很難滿足平面寬度變化要求。該橋梁填高10 m，具備搭設支架現澆條件，采用現澆連續梁方案較為合理。現澆連續梁在適應橋面寬度變化上，采用懸臂不變，箱室寬度隨橋面寬度變化，可適應較大的變化幅度，是目前主要采用的方式。

4 存在的問題與建議

山區高速公路發展日新月異，互通式形式也日趨復雜、特殊、多樣性，互通式內橋梁方案布置是一個系統問題，所需考慮的問題是多方面的。

（1）目前對于超高墩，其結構形式較為單一，大多采用空心薄壁截面。四川部分地區地震烈度高，地質復雜，超高墩的抗震計算是必做的工作。在抗震計算中，往往發現塑性鉸區域較難通過，對于該區域的結構截面形式應仔細研究、驗證，保證結構安全。

（2）密肋式矮T 梁雖可適應變寬、小半徑曲線，施工簡單，但其跨徑無法做得較大，有一定局限性。條件允許的情況下，也可采用鋼結構，同樣可適應變寬、小半徑曲線的要求。同密肋式矮T 梁相比，鋼結構橋梁在造價上不具備優勢，因此需綜合比較確定橋梁方案。

（3）現澆連續梁外形連貫協調，適應橋面變寬能力強，截面抗彎、抗扭性能好，是小半徑和漸變加寬橋梁的首選[4]。其問題在于需要相應的施工條件，如前文所述，安寨坪互通填高較大，搭設支架困難，不得已只能采用吊裝的施工工藝。

（4）互通式橋梁基本位于彎、斜、陡的區域，縱橫坡較大。確定橋梁設計方案不僅僅是結構形式的選取，還要有輔助的附屬構造。例如梁體、支座的限位措施等。

5 結語

互通式內橋梁類型復雜多樣，尤其在復雜地形條件下，橋梁方案需要在結構的必要性、合理性、可實施性、工程造價等多方面進行綜合比選。該文結合沿江高速安寨坪互通式的橋梁方案設計，提出了方案合理、造價適中、施工簡便的各類橋梁上下部結構方案。該互通橋梁的設計思路可供同類型橋梁設計參考。