扬州市金湾路-华山路立交桥梁总体设计

陈勇

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

1 工程概况

扬州市金湾路北起启扬高速双沟互通，南连沪陕高速杭集南互通，是扬州市总体交通规划“五横七纵”快速路网体系的一纵，也是城市东部地区南北向的第一条快速集散要道，全长约13 km。金湾路主线为一级公路兼顾城市快速路，辅道为城市次干路，断面主辅分离，主线双向六车道，辅道双向四车道，道路红线宽度60 m。华山路规划为东西向城市快速路，主线双向六车道、辅道双向四车道，道路红线宽度60 m。

金湾路-华山路立交节点位于两条快速路交叉处，是扬州市快速路内环东北象限的交通转换核心。根据道路总体方案，该节点在高水河东西两岸各设立定向T型互通形成组合立交，实现两条快速路的全互通。该工程采用一次规划，分期实施，近期先实施东岸定向匝道EN、EW、NW、NE、WN及金湾路直行通道ES、SE，预留远期华山路过河通道及西岸其余定向匝道。

近期设置人非过河通道，行人、非机动车随ES、SE通道过河，在高水河西岸、邵仙河东岸通过4座梯坡道落地（见图1）。根据近期方案，按台后填土高度3.5 m作为路桥分界，桥梁工程主要包括ES、SE、WN 三座桥梁，桥梁总面积约 29 033 m2。远期方案见图2。

2 桥梁总体设计[1-2]

2.1 跨径布置

桥梁建设规模的大小由其所跨越的障碍物（河道及道路）大小决定，桥梁跨径布置是桥梁总体设计的关键，合理的跨径布置对控制工程规模、降低施工难度、提升桥梁景观效果具有重要意义。本工程立交桥梁需跨越高水河航道、邵仙河及多条地面道路，属于组合式立交，场地建设条件复杂，桥梁工程规模较大。

2.1.1 跨高水河航道

金湾路直行通道ES、SE跨越高水河，与河道正交布置。高水河为通航河道，现状河宽约120 m。根据苏省交通厅航道局要求及通航条件影响评价报告，高水河现状为五级航道，规划等级为三级，最高通航水位为8.33 m（废黄河高程换算为1985国家高程），最低通航水位为3.33 m。桥梁主跨通航净空不小于82 m×7.0 m（净宽×净高）。为尽量减小桥梁规模，节省两岸桥梁用地，在水中设墩，主跨采用85 m，通航净宽边线与桥墩边缘间距0.25 m，承台埋入河床底以下，两幅桥桥墩位于同一直线上，桥墩连线与河道水流方向平行。两幅桥采用相同跨径布置，跨径组合为50 m+85 m+50 m。

2.1.2 跨邵仙河

邵仙河为等外级航道，根据扬州市航道管理处文件及通航条件影响评价报告，邵仙河最高通航水位4.33 m，最低通航水位2.33 m，现状河道宽约43 m，通航净空不小于12 m×2.5 m。SE、ES通道跨邵仙河处均为斜交，并位于曲线段，桥梁跨径布置分别为54 m和50 m。

图1 近期方案

图2 远期方案

2.1.3 跨地面道路

ES通道桥梁先后跨越NE匝道、防汛通道、东岸远期SW匝道、华山路主线、WN匝道；SE通道桥梁先后跨越西岸远期SW匝道、防汛通道、东岸NE匝道；WN匝道先后跨越远期华山路主线及东岸ES匝道。桥梁跨越道路处均位于曲线上且斜交，跨径布置根据地面交通组织和下层道路宽度确定，确保桥下通行净空，并留有一定的富余。同时尽量采用标准跨径，减少桥梁跨径种类，立交范围内主要桥梁跨径布置见表1。

2.2 结构选型

桥梁结构形式的选择主要根据桥梁跨径确定，同时与桥梁轴线曲率半径密切相关，不同结构形式桥梁的跨越能力、受力性能、施工难度、工程造价、景观效果都各不相同。金湾路-华山路立交桥梁大多位于曲线上，跨径种类较多，以下将从多方面进行比选，确定最合理的结构形式。

2.2.1 跨高水河大桥

高水河为规划三级航道，通航净宽不小于82 m，高水河大桥跨径组合为50 m+85 m+50 m，分两幅桥布置，单幅桥宽17.75 m，桥面布置机动车道、非机动车道、人行道。两幅桥中间预留华山路主线施工空间。主跨85 m桥梁通常可采用预应力混凝土变截面连续梁和钢结构系杆拱桥，两者优缺点比较见表2。

表2 高水河大桥桥型比选

根据金湾路的定位，主要以满足交通功能为主，应优先选择施工方便、造价较低、后期养护方便的桥梁方案，本工程推荐采用预应力混凝土变截面连续梁桥，见图3、图4。

图3 高水河大桥立面（单位：mm）

图4 高水河大桥断面（单位：mm）

2.2.2 跨邵仙河桥

邵仙河为等外级航道，有通航要求。根据桥梁总体布置，邵仙河桥跨径分别为50 m、54 m简支结构，类似跨径通常采用预应力混凝土箱梁和钢-混凝土组合箱梁。预应力混凝土箱梁适用于直线桥或曲线半径较大的桥梁，一般为现浇施工；钢-混凝土组合梁既适用于直线桥又适用于小半径曲线桥，一般采用预制吊装施工。邵仙河桥与河道斜交并位于曲线上，且河道处不宜采用大量支架现浇，采用预制吊装施工更为方便合理，故邵仙河桥采用钢-混凝土组合梁结构，组合梁断面与混凝土箱梁相似，箱室采用钢结构预制拼装，桥面板采用混凝土现场浇筑。桥梁横断面布置及桥梁宽度同高水河大桥，见图5。

图5 邵仙河桥断面（单位：mm）

2.2.3 跨道路桥梁及其他桥梁

ES、WN匝道跨远期华山路主线跨径组合分别为27 m+38 m+27 m、32 m+45 m+32 m，且均位于半径为150 m曲线上，该处宜采用钢-混凝土组合连续梁结构。跨径大于25 m且位于直线段或曲线半径较大的桥梁采用预应力混凝土结构；跨径小于25 m的桥梁采用普通钢筋混凝土结构。桥面布置为单向两车道，见图6、图7。

3 桥梁结构设计

3.1 高水河大桥

（1）上部结构

图6 组合梁断面（单位：mm）

图7混凝土梁断面（单位：mm）

高水河大桥上部结构主梁采用50 m+85 m+50 m预应力混凝土变截面连续箱梁，共两幅桥，单幅桥桥宽17.75 m，采用单箱双室截面，为减小主梁施工难度，采用直腹板断面，箱梁顶板总宽17.55 m，底板宽12.15 m。箱梁中支点梁高5.0 m，高跨比1/17；跨中梁高2.2m，高跨比1/38.6，跨中梁高与支点梁高之比为0.44，梁底按二次抛物线变化。顶底板均设置2%单向横坡。箱梁顶板厚280 mm，底板厚280～600 mm；腹板厚500～800 mm，按线性变化；悬臂板长度2.7 m，悬臂端部板厚220 mm，根部厚550 mm；箱内腹板与顶底板相交处分别设倒角。主梁断面见图8。

图8 主梁断面（单位：mm）

箱梁墩顶设置横梁，横梁两侧突出腹板形成半圆柱造型，中横梁及边墩附近底板设永久人孔，中跨跨中设横隔板。中墩支座横向间距10.0 m，北侧边墩支座横向间距5.0 m，对称于悬浇箱室结构中心线布置。南侧边墩处桥面行人及非机动车通过梯坡道落地，桥面宽度变窄，支座横向间距调整为7.0 m。

箱梁0#节段长度为10 m，对称悬臂浇筑部分分为10个节段，节段长度3.0～4.0 m，合龙段长2.0 m，每幅桥共设置二个边跨合龙段和一个中跨合龙段。主梁立面见图9。

图9 主梁立面（单位：mm）

箱梁纵向设预应力钢束，按全预应力构件设计；横梁按A类预应力构件设计；竖向不设预应力；桥面板按钢筋混凝土构件设计。纵向预应力采用 øS15.2高强度低松弛钢绞线，标准强度为1 860 MPa，锚固体系为群锚体系。

（2）下部结构

桥梁下部结构应选择简洁、通透、刚劲、给人以安全感和舒适感的结构型式，并与上部结构及周围环境协调统一。高水河大桥主墩位于河道内，采用门架式带系梁双柱墩，桥墩单个立柱截面尺寸为4.9 m×2.5 m（平行水流方向×垂直水流方向），迎水面设置成半圆弧，与上部结构横梁突出的圆弧对应，既减小桥墩的阻水效应，又具有良好的景观效果。主墩承台为矩形实体承台，厚度3.5 m，承台顶面埋入规划河床底面以下，每个承台下设12根直径1 500 mm钻孔灌注桩。每个主墩外侧都设置一个混凝土防撞墩，每个防撞墩下设5根直径800 mm钻孔灌注桩，见图10。

3.2 邵仙河桥

（1）上部结构

邵仙河桥分别采用54 m、50 m简支钢-混凝土组合梁，主梁高度为2.65 m（钢梁2.4 m+桥面板0.25 m），见图11。纵向每隔2 m左右依次设一道空腹式或加劲横梁。在钢梁顶板设剪力钉连接钢梁与混凝土桥面板。钢梁采用单箱三室闭合式断面（不计两侧悬臂箱室），钢梁顶板宽17.55 m，顶板厚12 mm；底板宽 10.4 m，底板厚 16～25 mm；腹板高2 372 mm，厚16～20 mm。混凝土桥面板厚250 mm。剪力钉采用直径19 mm，高度为200 mm的圆柱头焊钉。

图10 高水河桥主墩构造图（单位：mm）

图11邵仙河桥主梁断面（单位：mm）

（2）下部结构

邵仙河桥桥墩采用高架桥常用的带系梁双柱花瓶墩，立柱横向间距可随桥梁宽度调整，桥墩适用性强。立柱两侧圆弧与上部结构箱梁挑臂圆弧对应，造型优美协调。单个立柱截面尺寸为1.6 m×1.8 m（横向×纵向），承台为矩形实体承台，厚度2.5 m，承台下设6根直径1 200 mm钻孔灌注桩，见图12。

图12 邵仙河桥桥墩构造图（单位：mm）

3.3 跨道路及其他桥梁

ES、WN匝道跨远期华山路主线分别采用（27+38+27）m、（32+45+32）m 钢 - 混凝土组合连续梁，上部结构主梁高度为2.15 m（钢梁1.9 m+桥面板0.25 m）。纵向每隔2 m左右设一道空腹式或加劲横梁。在钢梁顶板设剪力钉连接钢梁与混凝土桥面板。钢梁采用单箱双室闭合式断面（不计两侧悬臂箱室），钢梁顶板宽10.0 m，顶板厚12 mm；底板宽5.2 m，底板厚 16～28 mm；腹板高 1 872 mm，厚14～16 mm。混凝土桥面板厚250 mm。剪力钉采用直径19 mm，高度为200 mm的圆柱头焊钉。端横梁箱体内灌注压重混凝土，见图13。

图13 钢-混凝土组合连续梁断面（单位：mm）

预应力混凝土梁基本位于直线段或弯曲半径较大的曲线段上，是本工程应用最多的结构形式，包含 40 m、30 m、28 m、27 m、26 m 等多种跨径,标准桥宽分为17.75 m、12.5 m，存在一定范围的变宽段。40 m跨径梁高2.2 m，30 m及30 m以下跨径梁高为2.0 m。17.75 m桥宽采用单箱三室断面，12.5 m桥宽采用单箱双室断面，变宽段桥通过调整箱室宽或增加箱室个数适应桥宽。箱梁顶板厚220 mm，底板厚 220～400 m，腹板厚 400～600 mm，见图 14、图 15。

图14 40m跨箱梁断面（单位：mm）

普通钢筋混凝土梁基本位于弯曲半径较小的曲线段上，跨径为20～22 m，梁高1.7 m，桥宽9.0～10.2 m，采用单箱双室断面，顶板厚220 mm，底板厚 220～400 mm,腹板厚 350～500 mm，见图 16。

下部结构桥墩均采用带系梁花瓶式双柱墩，基础采用承台接钻孔灌注桩群桩基础。

图15 30 m跨箱梁断面（单位：mm）

图16 20 m跨箱梁断面（单位：mm）

4 施工方法

桥梁设计应考虑实施的可行性，力求安全便捷，结合现场施工条件和结构受力特点选择合理的施工方法。

高水河大桥为预应力混凝土变截面连续箱梁，上部结构主梁采用挂篮悬臂浇筑，共分10个节段悬浇（见图17）。0#块采用支架现浇，并设置临时固结，确保悬臂浇筑时主梁安全稳定。悬臂浇筑过程中，对主梁节段线形及应力进行监控，确保成桥线形及应力与设计状态吻合。下部结构桥墩位于河道中，采用钢板桩围堰施工，高水河属于通航河道，施工期间在围堰两侧设置通航警示及引导标志。

图17 挂篮悬浇示意图

钢-混凝土组合梁通常采用工厂加工现场吊装施工，根据实际吊装能力，设置临时支撑，分段吊装后拼接成整体；对于组合连续梁，拼缝位置应避开墩顶及跨中位置，设置在反弯点位置附近。桥面板混凝土可直接利用钢梁顶板现浇，先浇筑跨中桥面板，再浇筑墩顶桥面板。

预应力混凝土梁和普通钢筋混凝土梁大多采用满堂支架现浇，在施工期间有通行要求的路口采用设置门洞的少支架现浇。主梁竖向分两次现浇，第一次浇筑底板腹板，第二次浇筑顶板；纵向浇筑顺序为先浇筑跨中，再由跨中向两侧支点浇筑，以减少支架沉降的影响。

5 结语

扬州市金湾路华山路立交桥梁工程建设条件复杂，通过方案比选采用了预应力混凝土变截面连续梁、钢-混凝土组合梁、预应力及普通钢筋混凝土梁等多种结构形式。目前近期工程已完成竣工验收，实践证明该立交桥梁总体设计经济合理、技术可靠、施工便捷。金湾路华山路立交节点的竣工为金湾路全线竣工通车及远期华山路快速化改造创造了有利条件，也为同类型立交互通的建设积累了经验。