互通式立交桥梁方案布设探讨

向 涛

（四川省公路规划勘察设计研究院有限公司,四川 成都 610041）

0 引言

四川省内高速公路基本位于重丘地带，地形、地质、水文条件复杂。受地形限制，互通式立交平面线型复杂，互通式内桥梁布设受控因素较多。既要满足功能需求，又要兼顾造价、施工难度，同时要保证方案的合理性、适用性。

1 互通式内桥梁总体布设原则

《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）总则第1.0.1 条明确指出，桥梁设计应遵循“安全、耐久、适用、环保、经济、美观”的原则[1]。该原则中的六个方面是有主次之分的，“安全、耐久”是基本要求，在满足基本要求的前提下，优先考虑“适用”，其次考虑“环保、经济、美观”。

互通式内桥梁总体布设应遵循规范的设计原则。而由于互通式内桥梁所在的区域平面线型复杂多变，纵坡起落较大且变化快，桥位干扰因素较多，因此在满足“安全、耐久”的前提下，要重点研究“适用”，其包含设计方案的合理性、施工可操作性等方面。应当从多方面进行深入比选，寻找合理的桥型方案[2]。

2 工程概况

沿江高速安寨坪互通式，采用变异菱形互通方案，设匝道下穿主线桥。主线左右分线，设A、B、C、D、E、G 六条匝道。主线设计速度为80 km/h，A、B、C、D、E 匝道设计车速40 km/h，菱形互通平交口附近段落设计速度为30 km/h；连接线采用二级公路标准，设计速度40 km/h，回头曲线设计速度为25 km/h。主线整体式路基宽度25.5 m，分离式路基标准宽度12.75 m，单车道匝道标准路基宽度9.0 m，对向分隔式双车道匝道标准路基宽度16.5 m，对向双车道匝道标准路基宽度10.0 m；连接线标准路基宽度8.5 m。

该互通由于受地形、地质限制，平纵面指标较低，最小匝道半径34 m，匝道最大纵坡4.7%。互通式中心填高100 m左右，因此设置长达2.9 km的连接线接地方道路。整个互通式位于斜坡堆积体上。互通平面如图1 所示。

图1 安寨坪互通平面图(不含连接线)

互通式内匝道纵面关系：主线位于顶层，上跨D、C、E 匝道，E 匝道位于最底层，下穿主线及A、B 匝道。

3 桥梁方案选择的受控因素及应对措施

3.1 受控因素

根据互通式平纵面布置，分析桥梁布设的受控因素如下：

（1）互通填高普遍60～80 m，局部达100 m 以上，部分施工工艺无法实施，需从施工可实施性出发，制定切实可行的桥梁方案。

（2）A、B、C、D、E 匝道均有极小半径的段落，且填高较高，常规桥梁方案难以满足要求。

（3）该互通式所处区域运输条件极差，互通两端均离隧道较近，桥梁方案的选择对施工组织影响较大。

（4）地质条件复杂，桥墩基本位于陡斜坡上，需根据地质条件选择合理墩位，尤其是对于墩高在100 m 左右的超高墩。

（5）纵横坡较大，个别区域纵坡超4%，横坡达7%。桥梁结构受力复杂，须合理采用必要的结构限位措施。

3.2 确立桥梁总体布置设计思想

由于互通区域填高较大，综合考虑地形、地质及施工难度等因素，确定该互通式内桥梁上部构造尽量采用预制吊装结构，位于小半径曲线内的桥梁视填高采用密肋式矮T 梁、钢筋混凝土现浇箱梁。下部构造采用圆柱式墩、空心薄壁墩、承台、桩基础[3]。

3.3 具体桥梁布设难点及应对措施

3.3.1 主线桥（渐变加宽、超高墩）

主线桥最大填高114 m，平均填高55 m。由于主线桥位于渐变加宽范围内，无法采用大跨径悬浇结构。结合该路段其余桥梁结构形式，综合考虑采用30 m、40 m T 梁结构，通过梁片数和湿接缝宽度的变化来适应桥面宽度变化。受墩高影响，在互通式分合流处仍采用预制结构，预制梁在一侧梁端呈折线布置。位于弯折位置的梁片在预制时充分考虑桥面横坡的影响，要保证通过预制梁顶板斜置和桥面铺装厚度调整的方式能满足桥面横坡的线型需要。

主线填高较高，局部填高大于80 m 的区域通过综合比选验证，采用空心薄壁墩布置。墩柱布置如图2 所示。

图2 空心薄壁墩布置

该空心薄壁墩顺桥向宽2.6 m，横桥向宽6.2 m，墩身在顺桥向按80∶1 放坡。墩身刚度大，可适应较高的墩高，能满足结构受力要求，同时施工难度不大，可采用翻模或滑模施工，工艺成熟。

3.3.2 匝道桥（渐变加宽、超高墩、小半径）

互通式匝道桥桥位情况较为复杂，其中选取有代表性的几座桥梁分析如下：

（1）A 匝道桥最大填高90 m，起点半径34 m，桥梁最大纵坡达4.44%。

（2）D 匝道桥最大填高104 m，止点半径38 m，桥梁最大纵坡达4.471%。

（3）E 匝道2、3 号桥位于连接线回头曲线上，半径仅20 多m。

（4）E 匝道4 号桥最小半径60 m，桥面宽度从10 m渐变至18.25 m，变化幅度较大。

A、D 匝道桥为典型的高墩小半径桥梁，按该互通桥梁总体布置原则，上部结构采用预制吊装结构。全桥上部构造大部分采用30 m、40 m T 梁，下部构造局部采用与主线桥类似的空心薄壁墩。因填高较大，且位于陡斜坡上，小半径区域的上部构造不宜采用常规的现浇结构，施工搭设支架太困难，风险大，因此采用密肋式矮T 梁的结构形式。方案布置如图3 所示。

图3 密肋式矮T 梁布置

密肋式矮T 梁主要采用16～20 m 跨径，采用等截面设计，梁肋尺寸在纵向保持不变。其施工简单，吊装方便，易于快速化施工；由于密肋式矮T 梁梁片较窄，一般在0.8 m 左右，因此在平面可以布置更多的梁片，结合湿接缝宽度变化，可以更好地适应桥面宽度变化。梁板平面布置如图4 所示。

图4 密肋式矮T 梁梁板布置

密肋式矮T 梁跨径一般不超过20 m，实际应用当中受跨径局限比较大，但仍然是解决高墩小半径桥梁梁板布置的有效方法。

E 匝道2、3 号桥位于连接线回头曲线上，半径小于30 m，采用预制结构无法满足平曲线包络要求。由于桥梁填高较小，具备搭设支架现浇的条件，综合考虑采用小跨径钢筋混凝土连续梁结构。梁体平面布置如图5所示。

图5 小半径钢筋混凝土连续梁布置

采用钢筋混凝土连续梁方案的理由如下：

（1）曲线半径小，桥梁跨径小，采用预应力结构在张拉钢束时会产生很大的径向力，施工不易控制，钢筋混凝土结构不存在此问题。

（2）预制结构难以满足平曲线要求，现浇结构能很好适应平曲线，可以随线型浇筑，外形比预制结构美观。

（3）现场具备搭设支架现浇的条件。

E 匝道4 号桥在靠近收费站端桥面宽度变化剧烈。在75 m 范围内，桥面宽度由10 m 渐变至18.25 m，变化幅度8.25 m。平面布置如图6 所示。

图6 E 匝道4 号桥桥面渐变加宽

该桥为典型的互通式渐变加宽桥型，针对变化剧烈平面线型，预制梁很难满足平面宽度变化要求。该桥梁填高10 m，具备搭设支架现浇条件，采用现浇连续梁方案较为合理。现浇连续梁在适应桥面宽度变化上，采用悬臂不变，箱室宽度随桥面宽度变化，可适应较大的变化幅度，是目前主要采用的方式。

4 存在的问题与建议

山区高速公路发展日新月异，互通式形式也日趋复杂、特殊、多样性，互通式内桥梁方案布置是一个系统问题，所需考虑的问题是多方面的。

（1）目前对于超高墩，其结构形式较为单一，大多采用空心薄壁截面。四川部分地区地震烈度高，地质复杂，超高墩的抗震计算是必做的工作。在抗震计算中，往往发现塑性铰区域较难通过，对于该区域的结构截面形式应仔细研究、验证，保证结构安全。

（2）密肋式矮T 梁虽可适应变宽、小半径曲线，施工简单，但其跨径无法做得较大，有一定局限性。条件允许的情况下，也可采用钢结构，同样可适应变宽、小半径曲线的要求。同密肋式矮T 梁相比，钢结构桥梁在造价上不具备优势，因此需综合比较确定桥梁方案。

（3）现浇连续梁外形连贯协调，适应桥面变宽能力强，截面抗弯、抗扭性能好，是小半径和渐变加宽桥梁的首选[4]。其问题在于需要相应的施工条件，如前文所述，安寨坪互通填高较大，搭设支架困难，不得已只能采用吊装的施工工艺。

（4）互通式桥梁基本位于弯、斜、陡的区域，纵横坡较大。确定桥梁设计方案不仅仅是结构形式的选取，还要有辅助的附属构造。例如梁体、支座的限位措施等。

5 结语

互通式内桥梁类型复杂多样，尤其在复杂地形条件下，桥梁方案需要在结构的必要性、合理性、可实施性、工程造价等多方面进行综合比选。该文结合沿江高速安寨坪互通式的桥梁方案设计，提出了方案合理、造价适中、施工简便的各类桥梁上下部结构方案。该互通桥梁的设计思路可供同类型桥梁设计参考。