李建中，尹 臻，2

（1.同濟大學，上海市200092；2.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092）

上海市南北高架中興路下匝道橋梁設計

李建中1，尹 臻1，2

（1.同濟大學，上海市200092；2.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092）

為了緩解北橫通道天目路立交改造期間靜安區(qū)的交通壓力，提出建設南北高架中興路下匝道方案，提高新客站北廣場使用率和緩解天目路立交改造期間的交通壓力?，F詳細介紹該橋跨徑布置、主梁選型、斷面布置及下部結構選型等內容，僅供同行參考。

匝道橋梁；跨徑布置；樁基比選；拼寬橋梁縱縫；鋼橋面鋪裝

1 項目背景

近年來，上海市城市建設正處于快速發(fā)展階段，城市總體空間布局由原來的“單中心”向“多心、多核、一軸兩鏈”轉變。隨著城市空間布局的調整，交通需求結構也將產生新的變化，東西向城市發(fā)展主軸交通需求將日益快速增長，僅依靠延安路高架無法支持未來發(fā)展需要，亟需增加城市東西向通道容量。北橫通道的建設對延安高架和內環(huán)北段交通有分流作用，緩解延安路高架聯(lián)系虹橋樞紐的交通壓力。北橫通道施工期間，對往來新客站的交通將產生影響。

南北高架在鐵路以北區(qū)域到達新客站功能缺失，需通過天目路立交進入新客站南廣場才能進入新客站。因此天目路立交到新客站南廣場的交通壓力較大，交通服務水平較低。由于新客站北廣場可達性差，需通過地面道路才能到達，周邊道路交通壓力大，且北廣場的利用率有待進一步提升。北橫通道天目路立交改造期間，南北高架進入新客站均需通過周邊道路，因此北橫通道天目路立交改造期間，需提供一條交通疏解通道，既能緩解前往新客站的交通壓力，優(yōu)化南北高架對地區(qū)的服務，又能提升鐵路北廣場的利用率，改善鐵路北廣場區(qū)域地面交通。

為了緩解北橫通道天目路立交改造期間靜安區(qū)的交通壓力，本文提出建設南北高架中興路下匝道方案，以提高新客站北廣場使用率和緩解天目路立交改造期間的交通壓力（見圖1）。

圖1 橋梁平面布置圖

2 橋梁設計

2.1 跨徑布置及橋梁結構形式比選

該項工程部分橋梁與南北高架拼接，考慮變形沉降等因素，拼寬橋墩布置按照橋墩位置盡量與現狀橋梁橋墩對齊的原則，并考慮道路中心線圓曲線的影響，橋跨布置為27～35 m。

根據道路條件及南北高架墩位，中興路下匝道橋梁分為拼寬段、跨路口節(jié)點橋梁段及落地匝道段，其中拼寬段橋面寬度為5.25 m（1車道）；跨路口節(jié)點橋橋寬為8.15 m（1車道+停車帶），位于曲線半徑60 m的道路平面上。落地匝道段寬為7.25 m，位于直線段上。

橋梁全長約348.4 m，橋面面積約2 380 m2。

該項工程位于上海市中心區(qū)域，地面交通繁忙，且毗鄰居民區(qū)，橋梁方案的選擇應優(yōu)先考慮以下因素：

（1）施工速度快，施工過程對周邊環(huán)境及地面交通的影響；

（2）橋梁景觀效果好，與既有南北高架相協(xié)調；

（3）施工噪聲小，施工過程無揚塵，環(huán)保、高效。

基于上述因素，橋梁結構比選，提出以下兩種方案。

2.1.1 方案一：鋼箱梁方案

匝道橋全線采用連續(xù)鋼箱梁橋，下部結構采用獨柱墩+承臺+鉆孔灌注樁。

橋梁采用鋼箱梁斷面，除跨路口節(jié)點段外，其余梁高與既有南北高架相同，為1.7 m。

工程起始段，為道路漸變區(qū)，10 m范圍內基本無活載作用；且該區(qū)域毗鄰居民小區(qū)，應盡量縮短橋面留白段，以減小匝道建設對居民的影響，因此首聯(lián)橋采用35 m鋼箱梁+10 m挑臂形式。

跨路口節(jié)點橋，位于曲線半徑60 m的道路平面上，且根據地面交通組織要求，橋梁跨徑不小于48 m，方案采用（35.5+50+35.5）m鋼結構連續(xù)箱梁，跨中及中支點梁高2.2 m，邊支點梁高1.7 m與拼寬段及落地匝道段對齊。

下部結構采用獨柱墩，墩頂中部采用與南北高架相同線條裝飾，景觀協(xié)調性較好。

橋梁上部結構采用分段吊裝，現場焊接施工，施工速度快，施工過程對周邊交通影響小。

橋梁跨徑布置見表1所列。

表1 方案一跨徑布置表

2.1.2 方案二：小箱梁+鋼箱梁

該方案中的拼寬段及落地匝道段采用預制小箱梁結構，下部結構為蓋梁+橋墩+承臺+鉆孔灌注樁形式。

變寬過渡段位于道路平曲線上，考慮到小箱梁曲線段橫隔梁及濕接頭澆筑質量難以保證，該段采用變寬鋼箱梁。

跨路口節(jié)點橋曲線半徑僅60 m，且跨徑需大于48 m，無法采用小箱梁結構，因此該處節(jié)點仍采用（35.5+50+35.5）m連續(xù)鋼箱梁。

小箱梁結構可采用汽車吊整片吊裝施工，施工速度快，施工對地面交通影響較小。但是，小箱梁需整片預制運輸，單片梁重達110 t，運輸過程對沿線地面道路要求較高。

橋梁跨徑布置見表2所列。

表2 方案二跨徑布置表

2.1.3 橋梁方案綜合比選

橋梁方案綜合比選如下（見表3）。

表3 方案綜合比選表

方案一上部結構采用全鋼結構，造價相對較高，但該工程建設規(guī)模較小，且由于節(jié)點橋及變寬橋的限制，方案二在經濟性上優(yōu)勢并不明顯；另一方面鋼箱梁可工廠預制，分節(jié)段運輸、安裝，對運梁沿途地面道路要求相對較低可實施性強。綜上所述，該工程上部結構推薦采用鋼箱梁橋，下部結構采用獨柱墩+承臺+鉆孔灌注樁。

2.2 橋梁橫斷面比選

鋼箱梁可采用直腹板斷面及斜腹板斷面。

該工程橋寬較小，為保證受力需求及抗傾覆穩(wěn)定性，底板寬度不宜太小，因此腹板斜率較小，與直腹板差異不明顯；且該工程跨路口節(jié)點橋存在變高，斜腹板的存在，使得鋼箱梁在構造、加工及安裝上的復雜程度大大提高。

因此從簡化箱梁構造、減小施工難度、提高施工速度考慮，該工程推薦采用直腹板斷面（見圖2）。

圖2 橋梁斷面設計比選方案方案圖

2.3 橋墩形式比選

高架橋墩臺形式的選定，除應有足夠的強度和穩(wěn)定性外，同時應結合上部結構的選型，使上下部結構協(xié)調一致、輕巧美觀；與城市環(huán)境和諧、勻稱；盡量少占地、通透好等，保證橋下地面交通行車有較好的視線，給行人一種舒適感。

該工程橋寬較小，獨柱墩既能滿足抗傾覆及結構受力要求。根據橋梁支座布置需要，該工程可選用花瓶墩及帶蓋梁的獨柱墩（見圖3）。

圖3 橋墩外形比選方案圖

花瓶墩墩身采用曲線過渡，單墩造型優(yōu)美；帶蓋梁獨柱墩頂部擴大頭與下部墩身間采用直線過渡，造型略顯單調，從單墩角度考慮，其景觀效果較花瓶墩差。但既有南北高架為帶蓋梁雙柱墩，外形以直線勾勒，花瓶墩的曲線元素與南北高架的整體景觀不協(xié)調；同時，為提高大跨曲線梁橋的抗傾覆性能，需設計蓋梁以滿足支座布置空間的要求，因此拼寬段及落地匝道段采用帶蓋梁的獨柱墩，使匝道本身橋墩形式一致。

綜上所述，從整體景觀協(xié)調及匝道自身墩型一致性考慮，該工程推薦帶蓋梁獨柱墩。

2.4 橋梁樁基比選（見表4）

表4 樁型綜合比選表

在上海市已建的市政道路橋梁基礎工程中都不乏采用PHC樁及鉆孔灌注樁的實例，從施工工期、單位造價來說，PHC樁占有一定優(yōu)勢。但PHC管樁因施工振動、擠土效應等，不能滿足管線保護的需求，且施工噪音較大，對市區(qū)環(huán)境影響較大。在一些工程的樁基施工中，也出現了很多樁尖無法沉至設計標高且相差距離很大，或樁尖已達設計標高而貫入度遠不能滿足要求的情況，由于不像鉆孔樁施工過程中可以較方便地對地勘成果進行比對，因此預制樁沉樁出現問題，處理起來相對更棘手，有時反而影響工期，也不利于樁基施工質量的控制。

鉆孔灌注樁，成樁較易、對樁周土撓動微小，施工作業(yè)空間小，施工過程基本無噪音，對環(huán)境影響小。且通過選擇合理的持力層，單樁承載能力較高，可減少樁基數量，降低成橋后沉降。

綜上所述，推薦鉆孔灌注樁作為該工程的基礎樁型。

2.5 拼寬橋梁縱縫設計

新舊橋梁的連接不同于新建橋梁，有許多需要考慮的特殊問題：（1）如何選擇合理的連接接縫構造。（2）拓寬橋梁力學特性，包括：橋梁拓寬后對舊橋受力特性的影響，新橋和舊橋不均勻沉降，以及收縮徐變差對新舊橋和接縫整體和局部受力特性的影響。（3）新橋和舊橋不同規(guī)范荷載等級對橋梁拼寬構造和受力特性的影響。（4）橋梁拓寬拼接施工的問題，包括混凝土材料的選擇，不中斷交通施工工藝，沉降控制和連接時機選擇等。

國內外在擴建工程中新舊橋梁梁體連接的型式主要有以下幾種。

2.5.1 結構不連，鋪裝連續(xù)

該方法主梁結構不連續(xù)，兩者之間預留一條縱縫，通過連續(xù)鋪設橋面鋪裝的方式將縱縫覆蓋，形成橋面連續(xù)。由于新老橋梁不相連，避免了新舊結構的相互影響，不會增加舊橋結構負擔，同時施工方便，前期費用相對較小。但由于新老橋變形差異的存在，結構在長期運營中不可避免地會出現接縫處橋面鋪裝開裂，為后期養(yǎng)護維修帶來隱患。如上海市周家嘴路高架拼寬，縱縫采用該方法（見圖4）。

圖4 彈性混凝土拼縫實景

2.5.2 結構不連，設伸縮縫

該方法在新老橋之間預留一定的間隙，安裝縱向伸縮縫?？v向伸縮縫能利用自身構造很好地適應新舊橋主梁間的縱向和豎向變形差,使新舊橋變形平順過渡,優(yōu)化行車條件,而某些伸縮縫還在表面作了防滑處理,可以保障雨雪天氣行車安全。該方法主要適用于單座橋梁的拼寬，高速公路及全線高架橋拼橋，采用縱向伸縮縫（見圖5），安裝及維護費用較高，一般不建議使用。

圖5 型鋼伸縮縫實景

2.5.3 結構剛性連接

該方法施工前先割除老橋一定寬度范圍的橋面板（保留橋面鋼筋），澆筑新拼橋梁，待縱向預應力張拉完成后，澆筑與老橋連接的濕接縫。最后完成橋面鋪裝，形成橋面連續(xù)結構（見圖6）。

圖6 中小橋拼橋剛性連接示意圖

該方法將新老橋梁聯(lián)成一體，結構整體性和耐久性能比較好。相比于結構不連、鋪裝連續(xù)和設置縱向伸縮縫,新舊橋采用剛性連接是最理想的方案，既避免了橋梁拼縫處因差異變形導致的拼縫處鋪裝開裂，確保橋面平順、行車安全，又避免了設置縱向伸縮縫的昂貴造價。 但是,新舊橋剛性連接技術難度最大,混凝土收縮徐變、橋墩沉降，以及行車帶來的新舊橋變形差都會轉化為內力,對結構的局部受力和整體受力形成較大的影響,隨著跨徑的增大,這種影響變得更加顯著。該方案一般應用于空心板、小箱梁結構。

2.5.4 拼橋縱縫方案綜合比選

綜合考慮到南北高架運營已有近20 a，沉降已基本趨于穩(wěn)定，為避免拼寬對原有結構的影響，建議采用結構不連，鋪裝連續(xù)的方案。為避免接縫處鋪裝開裂，建議拼縫處鋪裝改用彈性混凝土。

2.6 橋面鋪裝

橋面鋪裝是橋梁行車行車系的重要組成部分，鋪裝層的使用性能直接影響到行車的安全性、舒適性和橋梁耐久性。而鋼橋面鋪裝所面臨的條件更為嚴峻，在使用過程中出現的問題也更多。一般，鋼橋面鋪裝的設計需要考慮到如下一些特殊要求：

（1）鋼板變形、振動對橋面鋪裝的變形隨從性要求高。

（2）橋面鋪裝的高低溫性能要求高。

（3）荷載作用下，加勁肋、橫隔板、縱隔板頂部的鋪裝層表面出現負彎矩區(qū)，使得鋪裝層最大拉應力或拉應變出現在鋪裝層表面，抗裂性能要求高。

（4）橋面防水要求高。

目前我國鋼橋面通常采用以下四種鋪裝體系：雙層SMA鋪裝體系，環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝體系，澆筑式瀝青混凝土鋪裝體系，輕型組合橋面+SMA鋪裝體系。綜合比選如表5所列。

表5 橋面鋪裝比選表

上海市南北高架交通量大，鋼橋疲勞問題突出，推薦采用輕型組合橋面+SMA鋪裝體系。

根據既有南北高架鋪裝情況，該工程鋪裝設計如下：9.5 cm瀝青鋪裝（根據實際南北高架鋪裝調整）+2 mm防水層+7cmC50鋼纖維混凝土（鋼橋面上設35 mm圓頭栓釘）。

3 結 語

本文結合上海市南北高架中興路下匝道工程對匝道橋梁的方案設計進行了詳細介紹。該設計方案在貫徹工程性能良好、經濟安全合理、滿足道路交通功能總體設計要求的基礎上，注意橋梁結構的美觀，體現較強時代感，以與城市的發(fā)展相協(xié)調，并能充分體現以人為本的設計理念及快速施工的特點。

渝廣高速年內通車

近日，渝廣高速復興互通正在進行瀝青路面鋪設。渝廣高速公路重慶段起于重慶市繞城高速公路，止于合川區(qū)香龍鎮(zhèn)，全長約70 km，是重慶連接西安、北京最便捷通道。目前，全線主體工程接近尾聲，進入路面及附屬設施施工階段，年內建成通車。屆時，重慶至廣安車程將由現在的90 min縮短至50 min，到西安也僅需7 h。

U442.5

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1009-7716（2017）03-0112-05

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.031

2017-01-01

李建中（1963-），男，湖北咸豐人，博士，教授，從事橋梁抗震和車-橋體系振動研究方面的研究工作。