成都杉板桥互通桥梁总体设计构思

顾　涛， 张建强， 彭小涛

(中国华西工程设计建设有限公司， 四川成都 610031)



成都杉板桥互通桥梁总体设计构思

顾涛， 张建强， 彭小涛

(中国华西工程设计建设有限公司， 四川成都 610031)

【摘要】在杉板桥互通整体交通规划基础上，对整个互通范围内桥墩布跨、墩型选择以及上部结构选择方面做出阐述。

【关键词】杉板桥互通;桥梁布跨;墩型;梁体

1互通概述

1.1总体概况

成都市二环路是规划快速路网中最内侧环形快速路。现状二环路位于一环路和三环路之间，由城市主干路网构成，长度约28.03 km。二环系统的功能定位为核心区的保护环、主城交通的集散环和沿线区域的服务环，是全市性机动交通走廊。该系统承担城市各功能区间快速迂回交通，且亦有对走廊沿线土地利用的服务性交通需求，采用快出慢进、多出少进、先出后进的匝道及立交节点设计原则。

杉板桥互通位于EPC-东3标段。本标段由北向南起于建设路口，分别跨越沙河、新鸿路口、双林北支路、牛龙路口、万年场路口、双福二路(地铁4号线)，止于双福一路。包含主线、杉板互通、双桥子互通(部分)及10条上下道，其中主线长2 079.957 m。桥梁工程共涉及主线和16条匝道，桥梁面积10.8×104m2。

杉板桥互通作为EPC-东3标段重要的节点工程之一，整体布置形似一条飘带生动地飞跃在沙河之上。该互通是一个三层全互通立交，其中，第一层为既有路面，第二层由A、B、C、D、E共5条匝道构成，第三层为快速路和快速公交(共双向6车道)。杉板桥立交位于刃具立交和双桥子立交之间，该立交为全部新建，是成华片区车辆上下二环路的重要通道。

1.2设计标准

(1)高架桥梁道路等级：城市快速路。

(2)设计速度：主线60 km/h；匝道40 km/h、30 km/h；地面40 km/h。

(3)车道及宽度：高架快速路主线3.25～3.5 m；高架公交专用道3.5 m(BRT)。

(4)道路净空：≥5.0 m，并同时满足人行天桥净空要求。

(5)河道及航道规划:河道规划参数、通航净空等根据水务、航道等管理部门相关依据执行。

(6)车辆荷载等级:桥梁汽车荷载,城-A级。快速公交车辆荷载，CDK6182车辆总长18 m，共3轴，满载时最大轴重11.5 t；CDK6121车辆总长12 m，共2轴，满载时最大轴重11.5 t。

动力系数K=2.5g(g为重力加速度)。

(7)地震烈度及抗震设防标准:抗震设防烈度为7度，水平向设计基本地震动加速度峰值为0.1g。桥梁抗震设防类别为乙类，桥梁抗震设防措施按8度区执行。

(8)风：设计基本风速V10=24.5 m/s。

(9)设计基准期：100年。

(10)环境类别：Ⅰ类。

(11)安全等级：一级。

(12)防撞等级：SS级。

2桥梁方案选型原则

桥梁总体方案的设计中应坚持“安全性”、“服务社会性”、“整体协调性”、“自然性”原则。设计中应体现“安全、环保、舒适、和谐、经济”的设计理念，使设计具有安全性、舒适性、先进性和经济性。项目设计中积极采用现代交通设计理念和新技术、新结构、新材料和新工艺，提高项目的科技含量，降低工程造价，减少综合运营成本，使项目的经济效益最大化。

2.1结构安全

桥梁方案的选择考虑的第一要素是结构安全。在整个杉板桥互通范围内均采用施工技术成熟且受力结构简单、稳定的原则。在此基础上尽量采用标准小箱梁作为上部结构，在圆曲线范围内采用钢箱结构(在杉板桥互通范围内均采用抗拉压支座)。下部结构也尽量采用标注独柱墩、独柱花瓶墩，在必要情况下(如受地形、道路规划、地下管道等影响)才采用大悬臂独柱盖梁墩、门架墩(尽量采用暗门墩，相对于门架盖梁墩，受力简单、利于施工)。

2.2服务社会性

该互通是成华片区进出二环路的重要通道，并且还是成德南高速进入城区的重要通道。其跨越宏明路、杉板桥路以及沙河，紧邻保利康城和妇女儿童医院。所以整个互通的孔跨布置、施工方案选择应保证地面道路的畅通和不降低其施工功能，应尽量提高其作为主要交通通道的功能，最大化的服务于社会。

2.3整体协调性

桥梁建筑不仅是交通工程中的重要建筑物，而且也是美化环境的点缀品，能为周边经济的发展带来影响。杉板桥整个互通场地狭窄，红线范围有限，又跨越成都市的重要河流(沙河)，紧邻高档生活小区和医院，其外部客观条件制约了路线方案的发挥，使整个杉板桥互通具有曲线半径小而复杂、纵坡大、净空受控的特点。为保证整个工程与周围环境的协调性，对桥梁方案的选择提出了较高的要求。

2.4和谐性

一个工程的建设不应该破坏自然的和谐，更不应该影响群众的生活和出行。工程方案的选择应该最大化的考虑施工对群众的出行影响，尽量减少施工噪音、缩短施工周期。

2.5经济性

桥梁方案选择应综观考虑各种因素，以满足其功能要求，同时必须考虑其工程投资。但设计者在进行桥梁方案设计时，不能只片面注重建筑材料的消耗，还应有现代的观点，注重施工工期。时间就是效益，因此施工工期是经济指标的重要影响因素。同时经济性不仅体现在工程的直接投资上，土地的占用、房屋的拆迁也是影响工程投资的重要因素。

3杉板桥互通桥梁方案布跨及墩型选择

3.1整体布跨

杉板桥互通由A、B、C、D、E匝道构成，基本跨径通过使用功能、技术要求、施工条件、景观效果、工程造价等多方面技术经济比较后确定，直线段简支梁以30 m为主，曲线段根据结构需要及地面道路情况以25 m为主(图1)。

图1　杉板桥互通实拍照片

(1)A匝道桥：孔跨布置为(25+30+25) m+2×(4×25) m，11#桥台采用轻型挡土式桥台，桥梁起迄里程为AK0+006.218～AK0+288.648。上部结构采用现浇预应力混凝土连续梁。下部结构桥墩采用独柱花瓶墩、双柱矩形墩，墩台采用桩基础，最高桥高约10.3 m。

(2)B匝道桥：孔跨布置为(28+2×30+26.225) m，桥梁起迄里程为BK0+ 215.98～BK0+ 356.205。上部结构采用装配式预应力混凝土小箱梁、连续钢箱梁。下部结构桥墩采用独柱花瓶墩，墩台采用桩基础，最高桥高约16.4 m。

(3)C匝道桥：孔跨布置为3×28 m+(2×25.13+2×25+28) m+28 m+5×30 m+(20.6+3×25+17) m+(16+22.873+16) m+3×18.344 m，桥梁起迄里程为-CK0+6.220～CK0+ 606.545。上部结构采用装配式预应力混凝土小箱梁、连续钢箱梁。下部结构桥墩采用独柱花瓶墩、独柱、多柱圆柱墩、双柱门架墩，桥墩采用桩基础，最高桥高约17.6 m。

(4)D匝道桥：孔跨布置为5×20 m+(2×20+21.32+2×20) m+5×30 m+28 m+(26+21.5+21.25+21.8+24.08) m+3×28 m，桥梁起迄里程为DK0+ 45.471～DK0+ 623.419。上部结构采用装配式预应力混凝土小箱梁、连续钢箱梁。下部结构桥墩采用独柱花瓶墩、独柱、多柱圆柱墩、双柱门架墩，桥墩采用桩基础，最高桥高约16.9 m。

(5)E匝道桥：孔跨布置为(2×26.345+30) m+30 m+28 m，桥梁起迄里程为EK0+ 52.424～EK0+193.114。上部结构采用装配式预应力混凝土小箱梁、连续钢箱梁。下部结构桥墩采用独柱花瓶墩、圆柱墩，桥墩采用桩基础，最高桥高约15.9 m。

其中A匝道与C、D匝道联接并且A0#墩与C0#墩共用一个墩位，B匝道衔接于C匝道8#墩，E匝道与主线且衔接于C8#桥墩，最后C、D匝道绕过主线与主线衔接，构成整个杉板桥互通体系(图2～图4)。

图2　A匝道墩位平面

A匝道布置是为了接既有道路，从而使整个互通主线与既有道路形成道路网。在A匝道设计过程中由于考虑到要与既有道路平行且受两边建筑物限制，故采用中央分隔带设墩，上部采用现浇梁方案。

图3　C、D匝道与A匝道衔接端平面墩位布置

本段因为是沿河道修筑且两边有构筑物影响，故在此段墩型大多采用门架墩。在直线段上部结构采用标准小箱梁结构(一是施工组织设计好做，二是有利于施工成本控制)，但因桥墩跨度大故采用预应力门架墩；在曲线部位采用钢箱梁上部结构。此处采用钢箱梁是因为曲线段跨河现浇梁不方便施工，且施工进度控制比较紧，采用此方案可以有效的使施工进度得到控制。

在与B、E匝道衔接部位，因为刚好处于河道上，且受跨度大、上部结构重等因素影响，在取得河道管理部门行洪论证后，采取了三柱式门架墩结构使得几个匝道有机的联系在一起。

图4　C、D匝道下穿主线墩位平面

在初步方案设置的时候是采用一个50 m大跨直接下穿主线(图5)，施工图阶段通过详细勘察，方案优化采用在主线中央分隔带布置桥墩，用两跨标准30 m小箱梁跨越。

图5　C、D匝道下穿主线初步方案平面

C、D匝道接主线段因为在初步设计时考虑占用医院一部分建筑物，施工图阶段通过详细勘察，在贯彻“安全性、协调性、和谐性、经济性”原则思想的指导下，经过多专业会审研究优化，避免了医院的拆迁，并且尽量远离医院，以减小运营期的噪音影响(图6)。

图6　C、D匝道优化后实施方案

对跨越沙河的部分，其具有平面曲线半径小(最小值25 m)、纵坡大的特点。从结构安全利于施工大方面综合考虑，选定为连续钢箱梁结构，下部为独柱墩配双支座。为平衡曲线内外侧受力不均、箱梁存在较大扭矩的曲线桥特点，通过详细分析计算，采用支座横向设置偏心来调整箱梁内力及支座反力，保证了结构的安全。

3.2墩型及上部构造选择

3.2.1A匝道墩型及上部结构选择

由于A匝道接既有道路必须尽快落地，地面层道路净空受限，采用独柱式花瓶墩，在圆曲线范围接C、D匝道部位采用双柱墩，上部结构采用预应力混凝土现浇梁构成(图7)。

图7　A匝道花瓶墩构造

3.2.2C、D匝道墩型及上部构造选择

因C、D匝道在保利康城附近，为尽量减少土地占用，路线是顺河中央布置，从保护环境的和谐性出发，该处桥墩采用两座桥合修的形式，对称布置于河道的两岸。通过该方案的优化，解决了河流的泄洪问题，对水环境的影响降到最低。

因C、D匝道要下穿主线，在初步方案设置时采用一个大跨直接跨过既有二环路形成下穿，但后来考虑此处处于下穿且行车净空受限，采用大跨势必要加大桥梁高度进而更加影响净空，且修筑大跨桥梁势必会因为修筑上部结构影响下部既有二环路行车，造成社会影响很大。故最终方案改为在既有二环路中央分隔带设置大悬臂独柱式桥墩，上部结构采用标准小箱梁结构构成。

在C、D匝道与主线衔接部位，因处于圆曲线部位且跨河施工、施工场地狭窄，故采用独柱花瓶墩加钢箱梁结构。

本文采用C匝道5#、2#桥墩作为典型门架墩介绍。此处C、D匝道共用一个墩位且跨河布置，因5#墩位于曲线且C、D匝道共用一个墩位，故其上采用钢箱梁形式，钢箱梁断面如图8所示。2#墩上部结构采用标准小箱梁结构，且门架墩跨径较大净跨进达到18 m(图9)。整体细部构造与整个二环路门架墩一致。

图8　C5#墩门架墩墩型

图9　C2#墩门架墩墩型

此处采用C13#墩(位跨既有二环路中间墩)。因此处C、D匝道共用一个墩位，故采用大悬臂独柱墩(图10)。盖梁采用预应力盖梁，其他细部结构与二环路整体一致。

其他匝道如B、E匝道大多采用标准独柱墩，在所有布跨处于河中时均采用圆柱加扩大头墩型。

以上便是杉板桥互通下部结构及上部结构主要墩型设计原则与方案，在整个设计环节中均考虑桥梁结构安全、施工安全及施工进度问题。所选方案均有利于结构安全考虑且有利于施工组织设计、有利于施工进度、有利于施工成本控制。

4结束语

由于市政工程存在场地有限、工期紧、对社会影响大等特点，使得在互通设计整体构思方面要做到：结构简单安全便于施工、充分考虑建筑物对周边环境影响、构筑物必须要便于施工组织设计、构筑物对地下管道的影响小等。

图10　大悬臂独柱墩

在结构方面尽量采用结构简单、施工技术成熟，在保证施工安全的前提下尽量采用施工工艺成熟且不影响既有道路通行的方案，且要有利于施工进度控制施工成本控制，综合考虑选择最优方案。

【中图分类号】U448.17

【文献标志码】A

[定稿日期]2015-11-26