付勁松

(合肥市市政設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230041)

0 引 言

長三角區(qū)域一體化上升為國家戰(zhàn)略后，合肥作為安徽融入長三角的橋頭堡，迎來了新一輪發(fā)展機遇。包公大道位于合肥“1331”城市東進戰(zhàn)略的重要支撐軸線，作為快速路網中重要的一橫，是城市對外交通快速轉換的紐帶，是兼具貨運、公共交通、沿線集散功能的景觀大道。現(xiàn)狀包公大道燈控交口眾多、客貨交通混雜、人文關懷不足。本文主要結合包公大道快速化改造中橋梁工程的設計，提出相關設計要點，并對現(xiàn)澆魚腹梁的計算特點進行了簡要分析。

1 工程概況

包公大道(二十埠河—龍興大道)工程全長約15.5 km，道路紅線寬為55～60 m，規(guī)劃為城市快速路，全線設置3處互通立交，分別與新海大道、橋頭集路、龍興大道實現(xiàn)快速轉換，如圖1所示。

圖1 工程位置圖

工程范圍內包公大道沿線相交道路眾多，其中不乏快速路與主干路。結合道路兩側用地規(guī)劃及相交鐵路限制，擬定以云錦路交口為界，西段工程采用地面快速路，主線雙向六車道(局部雙向八車道)，輔道改造，東段工程采用高架快速路。

2 橋梁工程總體設計方案

2.1 主線橋梁結構設計

主線高架橋梁共長約11.8 km，共計124聯(lián)橋。橋梁上部結構主要采用施工工藝成熟、景觀效果好且在合肥市應用廣泛的魚腹式現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁，如圖2所示。橋梁標準跨徑為30 m，標準寬度為25 m。該種結構形式受力合理，行車條件好，跨越能力大，造型輕盈簡潔，能適應各種平面線形和橋寬的變化。由于本工程周邊環(huán)境對施工期的要求不甚苛刻，在合理安排施工順序、加強施工組織管理的條件下，現(xiàn)澆施工連續(xù)箱梁也可以做到快速施工，保證工期。

圖2 主線橋梁效果圖及斷面圖

主線跨越交口處橋梁跨徑適當加大，多為50 m、60 m及70 m。結合現(xiàn)場施工條件，部分交口跨線橋梁采用預制吊裝施工的鋼箱梁。鋼箱梁在斷面形式上與主線混凝土梁保持一致，美觀舒適。

主線橋梁下部結構采用與環(huán)境協(xié)調的雙柱花瓶式橋墩，鉆孔灌注樁基礎。

2.2 立交橋梁結構設計

本工程3座立交橋梁共計14條轉向匝道，匝道橋梁布跨限制因素眾多，設計中主要遵守以下原則：

(1)減小匝道橋扭轉效應，小半徑匝道跨徑盡量取小。

(2)跨越地面道路及下層匝道的匝道，根據地面交通組織和下層匝道寬度及角度確定其跨徑。

(3)匝道墩柱盡量與主線高架橋墩柱對齊，以減少柱林效果。

匝道橋梁上部結構形式主要分為三種：對于小半徑小跨徑曲線匝道橋梁，多采用普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁；對于30米左右跨徑限制因素較少的匝道橋，采用預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁；對于跨度較大或限制因素較多的匝道橋，采用預制吊裝的鋼箱梁。匝道橋梁下部結構采用擴頭式花瓶橋墩，如圖3所示，既加大了墩頂支座間距，也減少了橋下占地空間。

圖3 匝道橋梁斷面圖

2.3 節(jié)點橋梁設計

現(xiàn)狀包公大道采用橋梁形式跨越店埠河及定光河，現(xiàn)狀橋梁跨徑分別為3×30 m及3×20 m。結合高架橋梁布置方案，在兩處橋梁分別采用獨塔斜拉橋及懸澆橋形式跨越現(xiàn)狀橋梁，如圖4所示。兩種橋型均跨越整座老橋，無須在河中設墩施工，對現(xiàn)狀橋梁影響小，施工期對交通的干擾小。其中店埠河節(jié)點橋的橋塔造型采用“新月”的意向，與包公大道路名貼合，景觀效果良好。

圖4 節(jié)點橋梁效果圖

3 現(xiàn)澆魚腹梁簡析

本項目體量巨大，其中使用最多的上部結構形式為魚腹式現(xiàn)澆預應力混凝土箱梁。由于出入口及平行上下匝道設置眾多，結合道路線形，現(xiàn)澆魚腹混凝土箱梁多為變寬橋。

3.1 現(xiàn)澆魚腹梁結構特點

箱梁按整幅布置，采用單箱多室魚腹式斷面，設雙向2.0%結構橫坡，頂?shù)装迤叫胁贾?，最常用梁高為等?.2 m。箱梁懸臂板長3 m，端部厚25 cm，根部厚64 cm；箱梁標準段頂板厚25 cm，底板厚23 cm，腹板厚度45～80 cm；箱梁支點處設置橫梁，中支點橫梁厚2.5 m，端支點橫梁厚2.0 m。

主線橋箱梁采用縱、橫雙向預應力體系。其中縱向預應力鋼束布置在腹板及頂?shù)装鍍?，橫向預應力鋼束布置在箱梁頂板上，間距為50 cm，橫梁根據計算設置預應力，預應力材料采用φs15.2鋼絞線、塑料波紋管及配套錨具。

3.2 現(xiàn)澆魚腹梁結構設計原則

(1) 為保證景觀效果的統(tǒng)一，變寬段箱梁懸臂、翼緣寬度及邊腹板斜率均保持不變，通過增大腹板間距、設置中腹板實現(xiàn)加寬。結合過往項目經驗，變寬箱梁箱室劃分寬度控制在5 m內，能較好地平衡經濟性指標與結構安全性。

(2) 預應力鋼束布置以通長鋼束為主，局部在支點及跨中范圍內對應的頂板、底板設置短束；鋼束一般采用兩段張拉，特殊情況下在鋼束長度不超過60 m的條件下可采用單端張拉。梁端錨槽設置深度為0.5 m(錨固面至梁端)、高度為1.5 m(梁頂至梁底)的后澆錨槽，為相鄰箱梁預留足夠的張拉空間。

(3) 變寬橋梁主梁按A類預應力混凝土構件設計，橋梁縱向模型采用有限元仿真軟件建立，主要系數(shù)包括但不限于：車輛荷載采用城市—A級，影響面加載法；支座不均勻沉降按5 mm考慮；主梁成橋溫度為15～25℃，體系升溫19℃，體系降溫28℃；預應力鋼束與管道壁摩擦系數(shù)為0.17，管道每米局部偏差對摩擦影響系數(shù)為0.001 5。

(4) 魚腹式箱梁橫梁計算較為復雜，傳統(tǒng)的恒載剪力分配方法主要有腹板剪力法、均布荷載法和等效重量法。受道路綠化帶布置及道路紅線寬度限制，本項目中箱梁橫梁支座間距多為6 m，大部分變寬箱梁橫梁處為三支點或四支點超靜定體系，采用預應力結構。不同計算方法對計算結果及預應力鋼束布置影響顯著。查閱資料并結合計算軟件對比結果后，橫梁剪力加載模式簡化為腹板恒載占全斷面剪力的70%，懸臂板均布荷載占比1%，頂板(扣除懸臂板寬度)均布荷載占比29%，如圖5所示。

圖5 橫梁有限元模型

4 結束語

為了進一步緩解城市擁堵，完善“都市圈-市域-中心城區(qū)”三個層次的高快速路網，網格型快速路網建設仍然是一段時間內合肥市交通發(fā)展的重點方向。包公大道橋梁工程體量巨大，項目的研究設計耗時長久，本文主要介紹了包公大道橋梁工程總體設計及其中現(xiàn)澆魚腹梁設計原則，可供未來類似項目參考及優(yōu)化。