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        龍江路-城北干道立交橋梁總體設(shè)計

        2018-12-27 06:05:40朱勇毅
        城市道橋與防洪 2018年12期
        關(guān)鍵詞:梁橋跨徑匝道

        朱勇毅

        (常州市市政工程設(shè)計研究院有限公司,江蘇 常州 213003)

        1 工程概況

        常州市主城區(qū)外圍由滬蓉高速、常合高速和江宜高速構(gòu)成了一個高速公路外環(huán),主城區(qū)內(nèi)部按規(guī)劃需形成“日”字形快速路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過快速環(huán)線的交通截流,對常州城市核心區(qū)形成有效保護(hù),方便機(jī)動車出行,而通過快速環(huán)線節(jié)點向外發(fā)散延伸,則可以與外圍高速公路環(huán)線形成快速有效的銜接。

        常州市高架道路一期工程,為“日”字形快速路網(wǎng)左邊半環(huán)(即西半環(huán))。龍江路—城北干道立交位于“日”字形快速路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的左上角,也是快速環(huán)線的西北角,為一期工程的主要節(jié)點工程。龍江路呈南北走向,城北干道呈東西走向,均為快速環(huán)線的組成部分。

        2 立交交通設(shè)計

        2.1 設(shè)計原則

        根據(jù)立交所處地理位置及其發(fā)揮的交通功能,確定以下設(shè)計原則:

        (1)立交的所有相交道路均為規(guī)劃城市快速路,因此全互通方案較為適宜。

        (2)主要流向能快速通過,次要流向可交通順暢。

        (3)該立交雖然離市中心區(qū)較近,但用地限制較少,不適宜層數(shù)較多的方案。

        2.2 設(shè)計方案

        該立交兩條相交道路均為規(guī)劃城市快速路,含高架系統(tǒng)及地面輔道系統(tǒng)。其中,高架部分為機(jī)動車專用快速路,設(shè)計車速80 km/h,一般斷面為雙向6車道。地面道路為城市主干路,供機(jī)動車、非機(jī)動車及行人使用。龍江路向北延伸,即可直通滬蓉高速公路出入口;城北干道向西延伸,即可直通江宜高速出入口及常州機(jī)場。

        根據(jù)規(guī)劃城市快速路網(wǎng)形態(tài)以及相交道路的交通功能需求,立交匝道應(yīng)分為3個層次。最高層次為外環(huán)線流向,即溝通城北干道和龍江路南段的匝道,其次為連接城北干道和龍江路北段的匝道,最低層次為出入新機(jī)場路的匝道。

        為保證該節(jié)點良好的交通功能,立交采用半苜蓿葉加定向的全互通立交型式。龍江路與城北干道往東方向間的交通聯(lián)系及龍江路與城北干道往西間的右轉(zhuǎn)交通聯(lián)系均為交通主流向。該6個流向(南→東、東→南、東→北、北→東、北→西、西→南)均采用定向匝道,平面線形采用較高指標(biāo),特別對東→南方向采用大半徑曲線,該轉(zhuǎn)向交通的服務(wù)水平較高。龍江路與城北干道往西間的左轉(zhuǎn)交通聯(lián)系為交通次流向,該兩個流向(南→西、西→北)均采用半苜蓿葉型式,平面線形指標(biāo)較低[1]。

        立交南北總長約1.2 km,東西總長約0.8 km,為4層立交。地面層為地面交通,第二層為東西流向,第三層為南北流向,第四層為東向南流向。圖1為立交平面簡圖。

        圖1 立交平面簡圖

        3 立交跨徑布置及橋型

        3.1 立交跨徑布置及橋型確定要求

        (1)滿足立交高架橋梁主線與各流向匝道相互交叉、相互跨越的要求。

        (2)滿足地面道路交通組織要求。

        (3)滿足規(guī)劃河道及其他障礙物的要求。

        (4)滿足立交橋梁景觀要求。

        (5)滿足橋梁工程造價的經(jīng)濟(jì)性要求。

        3.2 橋型

        城市高架一般可采用簡支梁橋(橋面連續(xù))和連續(xù)梁橋,考慮橋梁景觀、行車舒適性、施工工期、后期運行及養(yǎng)護(hù)等要求,立交橋橋型主要采用連續(xù)梁橋。

        考慮景觀,立交橋外觀線形應(yīng)流暢,同一匝道橋梁結(jié)構(gòu)高度及斷面盡可能一致,因此橋梁主要采用3~4跨的等截面連續(xù)梁橋。對于25~40 m跨徑的橋梁,采用等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋;對于路線曲線半徑較小的匝道橋,采用等截面鋼筋混凝土連續(xù)梁;對于跨徑較大的橋梁,采用等截面鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)梁。部分線路分叉處異型橋,為簡化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,采用了兩跨一聯(lián)的連續(xù)梁橋。

        3.3 跨徑布置

        該立交含地面輔道系統(tǒng),高架橋橋跨布置應(yīng)滿足復(fù)雜的地面道路交叉口范圍的交通組織要求、立交匝道相互跨越的要求以及跨越規(guī)劃河道的要求。該立交所涉及的地面河道處,為無通航要求的排水河道,基本可采用普通跨徑跨越。考慮橋梁的經(jīng)濟(jì)性,橋梁跨徑一般采用30 m左右的經(jīng)濟(jì)跨徑。相互跨越及跨越相交道路時,主跨跨徑按不大于40 m控制。

        綜合上述要求,立交大部分橋梁跨徑采用30 m左右。在兩條主線交叉處,考慮地面交叉口交通組織的需要,兩條主線主跨應(yīng)適當(dāng)加大,采用主跨40 m的三跨連續(xù)梁。

        東向南匝道為快速環(huán)線主流向,線形標(biāo)準(zhǔn)較高,需分別跨越兩條主線高架,其主跨均需不小于46 m??紤]外觀線形流暢,上跨龍城大道及城北干道主線時,分別采用35 m+46 m+43 m+35 m及35 m+46 m+35 m的連續(xù)梁橋??紤]施工便捷性,采用等截面鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)彎梁橋,結(jié)構(gòu)斷面及結(jié)構(gòu)高度與其銜接的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁一致。

        南向西匝道、西向北匝道因平曲線半徑為60 m,半徑較小,故采用主跨為25 m的三跨鋼筋混凝土連續(xù)彎梁橋,邊跨跨徑采用21 m左右。

        在部分匝道分叉處,橋面寬度變化較大,采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋設(shè)計較為困難,因此均采用跨徑不大于25 m的三跨鋼筋混凝土連續(xù)梁橋。

        4 橋梁斷面

        城市高架連續(xù)梁斷面,一般采用單箱多室整體斷面,外觀有直腹、斜腹以及弧形梁等,而弧形梁斷面,在景觀及結(jié)構(gòu)整體性方面更顯突出,因此高架主線橋及立交橋斷面最終采用了弧形梁斷面。

        4.1 立交橋梁標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計

        (1)雙向6車道斷面(見圖 2),橋面總寬為25 m,凈寬為24 m,適用于龍城大道及城北干道主線高架橋。箱梁采用整體式斷面,為單箱五室弧形斷面。斷面在外側(cè)以三段圓弧相連,中間范圍為直線段,以適應(yīng)加寬段結(jié)構(gòu)的變化,保持箱梁外形的連續(xù)性[2]。箱梁中心處結(jié)構(gòu)高度2.208 m。標(biāo)準(zhǔn)橋墩采用兩個獨立的立柱墩身,立柱頂部向外弧線懸出,通過橫向拉桿、壓桿連接。立柱矩形斷面尺寸為1.75 m×1.75 m。柱底立柱中心間距4.75 m,柱頂支座中心間距6.25 m。該橋墩型式能與上部圓弧形斷面相協(xié)調(diào),墩底的內(nèi)收減少了結(jié)構(gòu)對地面道路的侵占,節(jié)省工程用地,也取得了較好的景觀效果。

        圖2 雙向6車道斷面(單位:m)

        (2)雙向4車道斷面(見圖3),橋面總寬為18m,凈寬為17 m,適用于龍城大道及城北干道主線交叉處。箱梁采用整體式斷面,為單箱四室弧形斷面。斷面在外側(cè)以兩段圓弧相連,中間范圍為直線段[2]。箱梁中心處結(jié)構(gòu)高度1.90 m。標(biāo)準(zhǔn)橋墩采用兩個獨立的立柱墩身,立柱頂部向外弧線懸出,通過橫向拉桿、壓桿連接。立柱矩形斷面尺寸1.5 m×1.5 m。柱底立柱中心間距3.0 m,柱頂支座中心間距4.5 m。

        圖3 雙向四車道斷面(單位:m)

        (3)單向 3車道斷面(見圖 4),橋面總寬為12.75 m,凈寬為11.75 m,適用于東向南及南向東流向匝道橋及南北向集散車道橋。

        混凝土箱梁采用整體式斷面,為單箱四室弧形斷面[2]。斷面在外側(cè)以兩段圓弧相連,中間范圍為直線段,頂?shù)装迤叫校赃m應(yīng)加寬段結(jié)構(gòu)及超高的變化,保持箱梁外形的連續(xù)性。橋墩采用單個獨立的立柱墩身,頂部向外弧線加寬。立柱底部為矩形斷面,尺寸為2.5 m×1.75 m,立柱頂部橫向?qū)挾葹?.425 m(彎橋為5.3 m)。柱頂支座中心間距2.75 m(彎橋為 3.6 m)。

        鋼結(jié)構(gòu)箱梁采用整體式弧形全鋼箱斷面,單箱三室,箱梁中心線處高1.82 m,頂板設(shè)1.5%的單向橫坡,橫坡由扭轉(zhuǎn)箱梁形成,外形與混凝土箱梁完全一致。

        圖4 單向3車道斷面(單位:m)

        (4)單向兩車道斷面(見圖5),橋面總寬為8.5m,凈寬為7.5 m,適用于一般匝道橋。箱梁采用整體式斷面,為單箱三室弧形斷面[2]。斷面在外側(cè)以兩段圓弧相連,中間范圍為直線段,頂?shù)装迤叫校赃m應(yīng)加寬段結(jié)構(gòu)及超高的變化,保持箱梁外形的連續(xù)性。橋墩采用單個獨立的立柱墩身,頂部向外弧線加寬。立柱底部矩形斷面,尺寸為1.8 m×1.5 m,立柱頂部橫向?qū)挾葹?.186 m(彎橋為3.6 m)。柱頂支座中心間距2.0 m(彎橋為2.4 m)。

        圖5 單向兩車道斷面(單位:m)

        (5)單向一車道斷面,橋面總寬為8.0 m,凈寬為7.0 m,適用于西向4條匝道橋。斷面型式與單向兩車道斷面一致。

        圖6為立交局部實景效果。

        圖6 立交局部實景效果

        4.2 立交橋梁非標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計

        在立交路線分叉處,橋面寬度從標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度逐漸加寬,一般有單側(cè)加寬及兩側(cè)加寬兩種情況,因此橫斷面為非標(biāo)準(zhǔn)斷面,需特殊考慮。

        (1)上部結(jié)構(gòu)

        對于非標(biāo)準(zhǔn)斷面,分兩種處理方式。

        對于雙向6、4車道斷面,橋面設(shè)置雙向橫坡。由于寬度存在非對稱增加,為保證箱梁外形的連續(xù)性,頂面橫坡、兩側(cè)端部梁高及多段圓弧尺寸均保持不變,通過斷面底面直線段拉伸旋轉(zhuǎn)來過渡,故箱梁底面無論沿橋梁縱向還是橫向均存在一定的坡度,斷面中心梁高有所增大。

        對于單向車道斷面,橋面設(shè)置單向橫坡及超高,存在斷面寬度及橫坡變化,為保證箱梁外形的連續(xù)性,兩側(cè)端部梁高及多段圓弧尺寸均保持不變,頂?shù)酌嫫叫?,箱梁寬度變化通過圓弧間直線段拉伸過渡,橫坡變化通過旋轉(zhuǎn)箱梁斷面來過渡。

        (2)下部結(jié)構(gòu)

        非標(biāo)準(zhǔn)斷面的橋墩設(shè)置,除考慮橋面加寬情況,還需重點考慮地面交通組織的要求。

        對于橋面加寬段,橋墩設(shè)置原則上采用標(biāo)準(zhǔn)斷面橋墩,兩側(cè)(或單側(cè))加設(shè)矩形直柱橋墩的方式。個別部位需考慮地面道路交通組織而做特殊設(shè)計,橫斷面一般采用2~3個獨立直柱,地面道路可從立柱間通過,個別處在路線分叉伸縮縫位置,設(shè)置了明蓋梁,以滿足設(shè)計要求。

        對于曲線梁橋,單個橋墩兩個支座反力的差異較大,甚至出現(xiàn)拉力,因此橋墩需要向曲線外側(cè)沿徑向設(shè)置一定預(yù)偏心,同時增加橫向兩個支座的間距,以防止產(chǎn)生支座拉力,同時可減小上部箱梁的扭矩,并滿足橋梁抗傾覆要求。

        5 結(jié)語

        龍城大道-城北干道立交采用全互通立交,橋梁采用等高度連續(xù)箱橋,跨徑布置經(jīng)濟(jì)合理,橋梁弧形梁斷面與Y形橋墩組合,使橋梁線形流暢、結(jié)構(gòu)輕盈、外形美觀,是值得推薦的立交型式。

        常州市高架道路一期工程于2008年9月建成通車。該項目是常州市建設(shè)的第一條高架道路,是規(guī)劃快速高架路網(wǎng)的重要組成部分,吸引了大量的交通流量,緩解了城市市區(qū)交通壓力,加強了與常州外圍高速公路及機(jī)場的的聯(lián)系與溝通,取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

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