揚州市金灣路-華山路立交橋梁總體設計

陳勇

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

揚州市金灣路北起啟揚高速雙溝互通，南連滬陜高速杭集南互通，是揚州市總體交通規劃“五橫七縱”快速路網體系的一縱，也是城市東部地區南北向的第一條快速集散要道，全長約13 km。金灣路主線為一級公路兼顧城市快速路，輔道為城市次干路，斷面主輔分離，主線雙向六車道，輔道雙向四車道，道路紅線寬度60 m。華山路規劃為東西向城市快速路，主線雙向六車道、輔道雙向四車道，道路紅線寬度60 m。

金灣路-華山路立交節點位于兩條快速路交叉處，是揚州市快速路內環東北象限的交通轉換核心。根據道路總體方案，該節點在高水河東西兩岸各設立定向T型互通形成組合立交，實現兩條快速路的全互通。該工程采用一次規劃，分期實施，近期先實施東岸定向匝道EN、EW、NW、NE、WN及金灣路直行通道ES、SE，預留遠期華山路過河通道及西岸其余定向匝道。

近期設置人非過河通道，行人、非機動車隨ES、SE通道過河，在高水河西岸、邵仙河東岸通過4座梯坡道落地（見圖1）。根據近期方案，按臺后填土高度3.5 m作為路橋分界，橋梁工程主要包括ES、SE、WN 三座橋梁，橋梁總面積約 29 033 m2。遠期方案見圖2。

2 橋梁總體設計[1-2]

2.1 跨徑布置

橋梁建設規模的大小由其所跨越的障礙物（河道及道路）大小決定，橋梁跨徑布置是橋梁總體設計的關鍵，合理的跨徑布置對控制工程規模、降低施工難度、提升橋梁景觀效果具有重要意義。本工程立交橋梁需跨越高水河航道、邵仙河及多條地面道路，屬于組合式立交，場地建設條件復雜，橋梁工程規模較大。

2.1.1 跨高水河航道

金灣路直行通道ES、SE跨越高水河，與河道正交布置。高水河為通航河道，現狀河寬約120 m。根據蘇省交通廳航道局要求及通航條件影響評價報告，高水河現狀為五級航道，規劃等級為三級，最高通航水位為8.33 m（廢黃河高程換算為1985國家高程），最低通航水位為3.33 m。橋梁主跨通航凈空不小于82 m×7.0 m（凈寬×凈高）。為盡量減小橋梁規模，節省兩岸橋梁用地，在水中設墩，主跨采用85 m，通航凈寬邊線與橋墩邊緣間距0.25 m，承臺埋入河床底以下，兩幅橋橋墩位于同一直線上，橋墩連線與河道水流方向平行。兩幅橋采用相同跨徑布置，跨徑組合為50 m+85 m+50 m。

2.1.2 跨邵仙河

邵仙河為等外級航道，根據揚州市航道管理處文件及通航條件影響評價報告，邵仙河最高通航水位4.33 m，最低通航水位2.33 m，現狀河道寬約43 m，通航凈空不小于12 m×2.5 m。SE、ES通道跨邵仙河處均為斜交，并位于曲線段，橋梁跨徑布置分別為54 m和50 m。

圖1 近期方案

圖2 遠期方案

2.1.3 跨地面道路

ES通道橋梁先后跨越NE匝道、防汛通道、東岸遠期SW匝道、華山路主線、WN匝道；SE通道橋梁先后跨越西岸遠期SW匝道、防汛通道、東岸NE匝道；WN匝道先后跨越遠期華山路主線及東岸ES匝道。橋梁跨越道路處均位于曲線上且斜交，跨徑布置根據地面交通組織和下層道路寬度確定，確保橋下通行凈空，并留有一定的富余。同時盡量采用標準跨徑，減少橋梁跨徑種類，立交范圍內主要橋梁跨徑布置見表1。

2.2 結構選型

橋梁結構形式的選擇主要根據橋梁跨徑確定，同時與橋梁軸線曲率半徑密切相關，不同結構形式橋梁的跨越能力、受力性能、施工難度、工程造價、景觀效果都各不相同。金灣路-華山路立交橋梁大多位于曲線上，跨徑種類較多，以下將從多方面進行比選，確定最合理的結構形式。

2.2.1 跨高水河大橋

高水河為規劃三級航道，通航凈寬不小于82 m，高水河大橋跨徑組合為50 m+85 m+50 m，分兩幅橋布置，單幅橋寬17.75 m，橋面布置機動車道、非機動車道、人行道。兩幅橋中間預留華山路主線施工空間。主跨85 m橋梁通常可采用預應力混凝土變截面連續梁和鋼結構系桿拱橋，兩者優缺點比較見表2。

表2 高水河大橋橋型比選

根據金灣路的定位，主要以滿足交通功能為主，應優先選擇施工方便、造價較低、后期養護方便的橋梁方案，本工程推薦采用預應力混凝土變截面連續梁橋，見圖3、圖4。

圖3 高水河大橋立面（單位：mm）

圖4 高水河大橋斷面（單位：mm）

2.2.2 跨邵仙河橋

邵仙河為等外級航道，有通航要求。根據橋梁總體布置，邵仙河橋跨徑分別為50 m、54 m簡支結構，類似跨徑通常采用預應力混凝土箱梁和鋼-混凝土組合箱梁。預應力混凝土箱梁適用于直線橋或曲線半徑較大的橋梁，一般為現澆施工；鋼-混凝土組合梁既適用于直線橋又適用于小半徑曲線橋，一般采用預制吊裝施工。邵仙河橋與河道斜交并位于曲線上，且河道處不宜采用大量支架現澆，采用預制吊裝施工更為方便合理，故邵仙河橋采用鋼-混凝土組合梁結構，組合梁斷面與混凝土箱梁相似，箱室采用鋼結構預制拼裝，橋面板采用混凝土現場澆筑。橋梁橫斷面布置及橋梁寬度同高水河大橋，見圖5。

圖5 邵仙河橋斷面（單位：mm）

2.2.3 跨道路橋梁及其他橋梁

ES、WN匝道跨遠期華山路主線跨徑組合分別為27 m+38 m+27 m、32 m+45 m+32 m，且均位于半徑為150 m曲線上，該處宜采用鋼-混凝土組合連續梁結構。跨徑大于25 m且位于直線段或曲線半徑較大的橋梁采用預應力混凝土結構；跨徑小于25 m的橋梁采用普通鋼筋混凝土結構。橋面布置為單向兩車道，見圖6、圖7。

3 橋梁結構設計

3.1 高水河大橋

（1）上部結構

圖6 組合梁斷面（單位：mm）

圖7混凝土梁斷面（單位：mm）

高水河大橋上部結構主梁采用50 m+85 m+50 m預應力混凝土變截面連續箱梁，共兩幅橋，單幅橋橋寬17.75 m，采用單箱雙室截面，為減小主梁施工難度，采用直腹板斷面，箱梁頂板總寬17.55 m，底板寬12.15 m。箱梁中支點梁高5.0 m，高跨比1/17；跨中梁高2.2m，高跨比1/38.6，跨中梁高與支點梁高之比為0.44，梁底按二次拋物線變化。頂底板均設置2%單向橫坡。箱梁頂板厚280 mm，底板厚280～600 mm；腹板厚500～800 mm，按線性變化；懸臂板長度2.7 m，懸臂端部板厚220 mm，根部厚550 mm；箱內腹板與頂底板相交處分別設倒角。主梁斷面見圖8。

圖8 主梁斷面（單位：mm）

箱梁墩頂設置橫梁，橫梁兩側突出腹板形成半圓柱造型，中橫梁及邊墩附近底板設永久人孔，中跨跨中設橫隔板。中墩支座橫向間距10.0 m，北側邊墩支座橫向間距5.0 m，對稱于懸澆箱室結構中心線布置。南側邊墩處橋面行人及非機動車通過梯坡道落地，橋面寬度變窄，支座橫向間距調整為7.0 m。

箱梁0#節段長度為10 m，對稱懸臂澆筑部分分為10個節段，節段長度3.0～4.0 m，合龍段長2.0 m，每幅橋共設置二個邊跨合龍段和一個中跨合龍段。主梁立面見圖9。

圖9 主梁立面（單位：mm）

箱梁縱向設預應力鋼束，按全預應力構件設計；橫梁按A類預應力構件設計；豎向不設預應力；橋面板按鋼筋混凝土構件設計。縱向預應力采用 ?S15.2高強度低松弛鋼絞線，標準強度為1 860 MPa，錨固體系為群錨體系。

（2）下部結構

橋梁下部結構應選擇簡潔、通透、剛勁、給人以安全感和舒適感的結構型式，并與上部結構及周圍環境協調統一。高水河大橋主墩位于河道內，采用門架式帶系梁雙柱墩，橋墩單個立柱截面尺寸為4.9 m×2.5 m（平行水流方向×垂直水流方向），迎水面設置成半圓弧，與上部結構橫梁突出的圓弧對應，既減小橋墩的阻水效應，又具有良好的景觀效果。主墩承臺為矩形實體承臺，厚度3.5 m，承臺頂面埋入規劃河床底面以下，每個承臺下設12根直徑1 500 mm鉆孔灌注樁。每個主墩外側都設置一個混凝土防撞墩，每個防撞墩下設5根直徑800 mm鉆孔灌注樁，見圖10。

3.2 邵仙河橋

（1）上部結構

邵仙河橋分別采用54 m、50 m簡支鋼-混凝土組合梁，主梁高度為2.65 m（鋼梁2.4 m+橋面板0.25 m），見圖11。縱向每隔2 m左右依次設一道空腹式或加勁橫梁。在鋼梁頂板設剪力釘連接鋼梁與混凝土橋面板。鋼梁采用單箱三室閉合式斷面（不計兩側懸臂箱室），鋼梁頂板寬17.55 m，頂板厚12 mm；底板寬 10.4 m，底板厚 16～25 mm；腹板高2 372 mm，厚16～20 mm。混凝土橋面板厚250 mm。剪力釘采用直徑19 mm，高度為200 mm的圓柱頭焊釘。

圖10 高水河橋主墩構造圖（單位：mm）

圖11邵仙河橋主梁斷面（單位：mm）

（2）下部結構

邵仙河橋橋墩采用高架橋常用的帶系梁雙柱花瓶墩，立柱橫向間距可隨橋梁寬度調整，橋墩適用性強。立柱兩側圓弧與上部結構箱梁挑臂圓弧對應，造型優美協調。單個立柱截面尺寸為1.6 m×1.8 m（橫向×縱向），承臺為矩形實體承臺，厚度2.5 m，承臺下設6根直徑1 200 mm鉆孔灌注樁，見圖12。

圖12 邵仙河橋橋墩構造圖（單位：mm）

3.3 跨道路及其他橋梁

ES、WN匝道跨遠期華山路主線分別采用（27+38+27）m、（32+45+32）m 鋼 - 混凝土組合連續梁，上部結構主梁高度為2.15 m（鋼梁1.9 m+橋面板0.25 m）。縱向每隔2 m左右設一道空腹式或加勁橫梁。在鋼梁頂板設剪力釘連接鋼梁與混凝土橋面板。鋼梁采用單箱雙室閉合式斷面（不計兩側懸臂箱室），鋼梁頂板寬10.0 m，頂板厚12 mm；底板寬5.2 m，底板厚 16～28 mm；腹板高 1 872 mm，厚14～16 mm。混凝土橋面板厚250 mm。剪力釘采用直徑19 mm，高度為200 mm的圓柱頭焊釘。端橫梁箱體內灌注壓重混凝土，見圖13。

圖13 鋼-混凝土組合連續梁斷面（單位：mm）

預應力混凝土梁基本位于直線段或彎曲半徑較大的曲線段上，是本工程應用最多的結構形式，包含 40 m、30 m、28 m、27 m、26 m 等多種跨徑,標準橋寬分為17.75 m、12.5 m，存在一定范圍的變寬段。40 m跨徑梁高2.2 m，30 m及30 m以下跨徑梁高為2.0 m。17.75 m橋寬采用單箱三室斷面，12.5 m橋寬采用單箱雙室斷面，變寬段橋通過調整箱室寬或增加箱室個數適應橋寬。箱梁頂板厚220 mm，底板厚 220～400 m，腹板厚 400～600 mm，見圖 14、圖 15。

圖14 40m跨箱梁斷面（單位：mm）

普通鋼筋混凝土梁基本位于彎曲半徑較小的曲線段上，跨徑為20～22 m，梁高1.7 m，橋寬9.0～10.2 m，采用單箱雙室斷面，頂板厚220 mm，底板厚 220～400 mm,腹板厚 350～500 mm，見圖 16。

下部結構橋墩均采用帶系梁花瓶式雙柱墩，基礎采用承臺接鉆孔灌注樁群樁基礎。

圖15 30 m跨箱梁斷面（單位：mm）

圖16 20 m跨箱梁斷面（單位：mm）

4 施工方法

橋梁設計應考慮實施的可行性，力求安全便捷，結合現場施工條件和結構受力特點選擇合理的施工方法。

高水河大橋為預應力混凝土變截面連續箱梁，上部結構主梁采用掛籃懸臂澆筑，共分10個節段懸澆（見圖17）。0#塊采用支架現澆，并設置臨時固結，確保懸臂澆筑時主梁安全穩定。懸臂澆筑過程中，對主梁節段線形及應力進行監控，確保成橋線形及應力與設計狀態吻合。下部結構橋墩位于河道中，采用鋼板樁圍堰施工，高水河屬于通航河道，施工期間在圍堰兩側設置通航警示及引導標志。

圖17 掛籃懸澆示意圖

鋼-混凝土組合梁通常采用工廠加工現場吊裝施工，根據實際吊裝能力，設置臨時支撐，分段吊裝后拼接成整體；對于組合連續梁，拼縫位置應避開墩頂及跨中位置，設置在反彎點位置附近。橋面板混凝土可直接利用鋼梁頂板現澆，先澆筑跨中橋面板，再澆筑墩頂橋面板。

預應力混凝土梁和普通鋼筋混凝土梁大多采用滿堂支架現澆，在施工期間有通行要求的路口采用設置門洞的少支架現澆。主梁豎向分兩次現澆，第一次澆筑底板腹板，第二次澆筑頂板；縱向澆筑順序為先澆筑跨中，再由跨中向兩側支點澆筑，以減少支架沉降的影響。

5 結語

揚州市金灣路華山路立交橋梁工程建設條件復雜，通過方案比選采用了預應力混凝土變截面連續梁、鋼-混凝土組合梁、預應力及普通鋼筋混凝土梁等多種結構形式。目前近期工程已完成竣工驗收，實踐證明該立交橋梁總體設計經濟合理、技術可靠、施工便捷。金灣路華山路立交節點的竣工為金灣路全線竣工通車及遠期華山路快速化改造創造了有利條件，也為同類型立交互通的建設積累了經驗。