城市互通立交匝道桥梁结构设计

王靖芳

【摘 要】针对某城市互通式立交桥工程实际情况，在简述其技术标准与所在地质位置和地质状况的基础上，对桥梁结构设计进行深入分析，最后通过实践，得出本工程所用结构设计方案合理可行，安全稳定，可为类似工程提供参考借鉴的结论。

【关键词】城市立交；互通式立交；匝道桥梁；桥梁结构设计

中图分类号： U442.5 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）35-0168-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.072

Structural design of urban interchange interchange ramp bridge

WANG Jing-fang

（Xuzhou Transportation Planning and Design Institute， Xuzhou Jiangsu 221000， China）

【Abstract】In view of the actual situation of an interchange project in a city， based on a brief description of its technical standards， its geological location and geological conditions， the bridge structure design is thoroughly analyzed. Finally， through practice， it is concluded that the structural design scheme used in this project is reasonable， feasible， safe and stable， which can provide reference for similar projects.

【Key words】Urban interchange； Interchange； Ramp bridge； Bridge structure design

如今，随着城市建设与发展速度不断加快，交通状况越来越恶劣，在改善交通情况上，城市立交发挥出了重要作用，尤其是互通式立交。但为了保证互通式立交发挥预期作用效果，需要根据地形地势及工程特点，做好匝道桥梁结构设计工作。

1 工程概况

某城市立交桥坐落在城市中的主干道上，是重要的枢纽工程，总投资在3亿元左右。项目于2016年的年初正式立项，3月开始动工，年底完成竣工并正式通车。其立交方案根据所在位置的地形地势条件，通过多次比选和分析，确定采用定向型互通。其桥梁部分总面积在2400m2左右，设置10条匝道，其总长度在2687m左右，宽度在8.0-13.5m范围内不等。桥跨的孔数为117个，墩台和桥台分别为114个、15个，此外还有2座采用框架结构的地道桥与1座过街天桥。现围绕本工程实际情况，对其匝道桥梁结构设计作如下深入分析。

2 桥梁技术标准

（1）设计时速：与本工程有关的主干道设计时速为80km/h，次干道设计时速为60km/h，其右转和左转匝道的设计时速分别为40km/h、30-40km/h。

（2）平曲线半径：线路主线的平曲线半径应达到600m以上，右转和左转匝道的平曲线半径应分别达到65m、45m以上。

（3）最大纵坡：线路上的最大纵坡不可超过4.5%。

（4）车道宽度：在直线段设置的双车道，其总宽度为9.5m；在匝道段设置的双车道，其总宽度为9.0m；对于曲线加宽值，当另加其它车道时，总宽度为8.0m。

（5）净空高度：对于机动车道，其净空高度为5.0m；对于非机动车道，其净空高度为2.5m。

（6）设计荷载取汽-超20；验算荷载取挂-120，特300。对于人行天桥，其荷载确定为4kN/m2。

（7）结构抗震标准：按7度设防，将重要性系数确定为1.3。

3 桥梁所在地理位置与地质状况分析

桥梁所在区域地形较为平坦，存在一条河流从中穿过，其宽度和深度分别为35m、4m。经前期地质勘察，地面下部45m范围内可分成七个层次，桩基以粉质粘土层为持力层，呈暗绿色，还有少量的砂质粉土，呈草黄色。按照桥梁基础设计要求，桩类承载力约為200kPa。在表层及15m范围内，土层有很大的塑性指数，在12.7-27.7范围内，属于不液化土[1]。可见，桥梁所在区域地质状况总体良好，不会对桥梁的上、下部结构施工带来太大的影响。

4 桥梁结构设计

4.1 桥梁梁部结构

（1）预应力箱梁

采用半径相对较小的曲线梁，整体连续。该梁部结构主要设置在从主干道上跨越的两处匝道（记作F匝道和H匝道），梁部平面曲线半径设计确定为85m，其跨度分为以下两种：其一，单箱单室，即17.2m+43m+30m；其二，单箱双室，即37m+37m+37m。此外，由于H匝道是双车道，所以要进行适当的曲线加宽，将梁高设计确定为1.8m。

设计将高强低松弛钢绞线作为该梁部结构的预应力赶紧，其标准强度为1860MPa，对于张拉控制力，取标准强度的75%，即1395MPa，采用现浇法进行施工。设计中，为有效避免由于梁部结构的半径太小，在张拉预应力筋的过程中使混凝土结构产生横向裂缝，增加了横向防崩筋，按U形进行加密布置，同时和箍筋通过焊接形成完整结构。因这一曲线梁的受力情况十分复杂，不仅要承受剪力与竖向弯矩，而且还要承担一定横向扭矩及弯矩。所以在设计过程中必须高度重视，利用基于有限元法的弯梁设计与计算程序进行计算[2]。

（2）钢筋混凝土箱梁

采用由钢筋混凝土现浇而成的连续箱梁，这种箱梁主要包含两种，即曲线梁与异形梁，其占比可以达到80%。梁体形式共分三种：其一，单箱单室；其二，单向双室；其三，单箱三室。其跨度在10-30m范围内，梁高在1.2-1.6m范围内。大多每3-4孔形成一联，平面曲线半径在45m以上，在顶板上布置Φ25mm钢筋，底板布置Φ35mm钢筋，利用满堂脚手架进行现浇施工。

对于异形梁结构，设计按单箱多室截面进行处理，这样能有效保证外观的整洁性。针对分离式基础，需要在顶板处设置构造缝，用于减小横向刚度起到避免由于基础沉降尤其是不均匀沉降造成的横向位移变化，導致内力增加使混凝土结构表面产生裂缝。

上述梁部结构采用的都是悬臂翼缘，宽度设计确定为2m，从整体上看，线形十分流畅且轻巧。

（3）预应力槽梁和空心板梁

对于槽梁和板梁，其跨度都在16-27m范围内。为从河道上跨越，需采用简支梁结构。结构上的主梁为粗钢筋，其等级为IV级，要求标准强度应能达到750MPa，为便于施工，节省材料堆放占地，要在专门的工厂进行预制加工，在施工现场通过架设完成施工。

（4）过街天桥

为便于行人出行，设计布置了过街天桥，其结构主要为钢筋梁，截面形式为单箱单室，钢板采用16Mn钢板，如图1所示。钢筋梁的高度设计确定为0.9m，采用翼缘悬臂，其长度设计确定为0.8m。过街天桥的桥面总宽度为4.0m，每5孔形成一联，整体结构连续。梁体主跨的跨径为30m，为便于施工，节省材料堆放占地，要在专门的工厂进行预制加工，在施工现场通过拼装完成施工[3]。

图1 过街天桥钢筋梁截面（单位：mm）

（5）地道桥

设计在该立交的C匝道与G匝道分别设置地道桥，其净空高度设计确定为10m，侧壁和顶板的厚度分别为0.60m、0.55m。地道桥采用框架结构，由钢筋混凝土通过现浇而成。

4.2 桥梁墩台设计

对于连续梁的墩柱，应选用矩形截面，这样是为了达到良好美观性，和箱梁的整体外观良好适应。当采用单柱墩时，其截面主要有以下几种：第一种为边长为1.35m的正方形截面；第二种为边长为1.70m的正方形截面；第三种为长边为1.50m、短边为1.0m的矩形截面；第四种为长边为1.20m、短边为1.0m的矩形截面。上述四种截面都设置圆弧形的倒角。除了每联上的端立柱需要在纵向布置托盘，其它墩柱均无需设置盖梁，这样能保证外观的简洁性。墩身桥台为轻型桥台，直胸墙形式。

4.3 桥梁基础设计

桥梁基础设计采用打入桩，规格为40cm×40cm，由钢筋混凝土浇灌而成。在钢板上焊接若干结构，承台的厚度设计确定为1.5m，以实际情况为依据，在顶部和底部分别设置钢筋网来保证受力效果。对于简支梁部分，其桩长设计确定为26m，而连续梁结构需要考虑可能产生的沉降及其造成的影响，将桩长改为30m，为保证地下管道稳定性与安全性，将钻孔桩的桩径确定为0.7-1.5m，长度不超过40m。以上桩基都要求进入持力层，即粉质粘土层[4]。

4.4 桥面结构设计

该立交桥的桥面铺装层采用厚度为8cm的混凝土垫层，其强度等级设计确定为C30，此外对于预应力连续梁，需要设置防水垫层，同时铺设钢筋网。在垫层的上方，应在负弯矩位置均匀涂抹一层防水涂料，并增铺一层厚度为5cm的沥青混凝土。伸缩缝为橡胶板式形式，支座为橡胶支座。在机动车道的两侧设计布置复合式防撞墙结构，采用连续钢管与钢筋混凝土强，而在非机动车道的两侧需要设置栏杆。

4.5 结构抗震设计

连续梁需要在每联的中央或者是两端布置抗震销，避免在地震发生时导致梁体产生坠落。根据相关设计规范，在简支梁的两端到墩柱和墩台边缘之间应保持足够安全距离，在本立交桥中，将这一距离设计确定为80cm[5]。

4.6 桥面排水设计

根据公路线路上的纵坡与桥面横坡，设计在桥面上按照一定间距布置单侧或者是双侧排水口，桥面上的雨水通过排水口进入到管道，再通过管道排出至地面，同时汇入至地面的排水设施。

5 结束语

本立交桥经过8个月左右的施工现已完成施工正式通车，显著改善了区段城市道路交通情况。尤其是设计采用的预应力箱梁，其半径很小，在国内罕见，是一种特殊的设计形式，可在类似工程情况中参考借鉴，保证桥梁结构设计的合理性与可行性。

【参考文献】

[1]王吉文.城市立交匝道桥梁的下部结构设计及要点[J]. 工程建设与设计，2017（19）：81-83.

[2]谢先浩.浅谈城市立交匝道桥下部结构设计要点[J].建材发展导向，2016，14（23）：185-186.

[3]刘双，栗燕娜，郭友.城市立交匝道桥下部结构设计要点[J].城市道桥与防洪，2013（8）：96-100.

[4]胡学奎.半幅高架与环形匝道组合互通式立交桥设计[J].城市道桥与防洪，2013（1）：34-36.

[5]曾春琪.泉州互通立交A匝道桥拆除设计与施工[J].福建交通科技，2013（3）：49-50.