山區城市立交橋梁設計分析

蘇斌

摘 要：山區城市地形起伏大，立交布置緊湊，立交區橋梁結構受地形地物及橋下道路限制較多，需更多種類的橋梁結構以滿足要求;根據既有橋梁結構形式，道路平曲線半徑、橋梁跨徑等合理選擇橋梁結構形式;對于立交區異形鋼結構、大縱坡橋梁結構應采取特殊設計，以保證結構安全和長期使用。

關鍵詞：山區城市;立交橋梁;鋼橋

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A

1 項目背景

山區城市具有地形起伏大，道路用地緊張的特點，常存在兩路或多路交叉的情況，根據城市總體規劃方案，一般需設置互通立交。考慮道路之間高差大，立交匝道布置等，大型立交一般需布置較多數量的橋梁結構。

貴陽市東二環道路改建工程起點設置航天路立交，為滿足二環交通連續，節約用地，縮小立交規模，同時滿足紅線和建筑退讓距離。形成了如下立交方案。

設計方案利用現狀東北繞城高速作為主線，同時新建新都路（北二環）接入航天路北段形成主線交通，其它交通轉向交通利用匝道銜接。東二環往航天路（南段）的交通轉向可通過東二環往北二環的匝道SW、龍王路立交掉頭、HWS匝道解決。

本文以航天路立交為例，對城市中重要的互通立交區橋梁選型分析、鋼結構橋梁設計以及曲線、大縱坡橋梁設計進行分析，希望為類似的工程設計提供一定的借鑒。

2 立交區橋梁選型分析

該立交區地形以山嶺重丘為主，地勢起伏較大。針對沿線不同的現場情況，結合功能、經濟性、景觀、環保等要求，分別采用不同的結構形式與施工方案。

對于跨越現狀道路且其相鄰位置已有類似橋梁時，新建橋梁可選擇與既有橋梁類似的結構形式，以保證結構形式的整齊統一。航天路立交ES匝道和WS匝道跨越現狀航天路，與東二環主線跨越航天路橋梁相鄰。考慮東二環主線橋梁采用20 m預制空心板梁結構，且主線橋有拼寬要求。同時考慮道路縱斷面和橋下凈空受限，主梁跨徑不宜太大，梁高不能過高。為保證橋梁結構的標準化、系列化，ES匝道和WS匝道跨越航天路橋梁采用2跨20 m簡支空心板梁結構。

對于小半徑區域位置橋梁，根據道路平曲線半徑和橋下地形地物的限制情況，應靈活選擇橋梁結構形式和橋梁跨徑。對于航天路立交WN匝道平曲線半徑為40 m，考慮其半徑小于100 m，橋梁下部結構不受橋下道路和河流限制，因此WN匝道采用2×20 m+3×20 m鋼筋混凝土現澆大箱梁，梁高1.6 m。對于HSS匝道，道路平面曲線半徑為35 m，橋梁位于緩和曲線和圓曲線上;由于橋梁軸線與觀溪河斜交，河道根據規劃資料已有擴寬寬度（約31 m），同時橋梁應跨越橋下人行道，由以上限制條件確定橋梁跨徑為47.0 m，確定橋梁結構為簡支斜交鋼箱梁橋，梁高2.5 m。

對于其余位置曲線半徑較大，橋梁平面位于道路等寬度位置和變寬度位置的橋梁結構，當橋下不受現狀道路限制，可采用30 m～35 m現澆預應力混凝土大箱梁，可采用滿堂支架或支架貝雷片的現澆施工方法;對于橋下受道路平面和地形地物限制，跨徑較大且橋梁結構形式受限時，根據橋梁位于直線段時，可以采用變高度預應力混凝土箱梁或變高度鋼箱梁橋;跨徑小于50 m時，也可采用等高度鋼結構箱梁橋。

3 立交區鋼結構橋梁設計

鋼結構簡支或連續箱梁橋，可適應較大跨徑，其外觀線形較好，適應各種斷面要求。可工廠化分片預制，現場支架拼裝。對于跨越現狀道路的匝道及主線橋梁，采用鋼結構可以有效減小現場支架體量和安裝工期，對現有交通的影響較小。缺點是造價大，橋面鋪裝耐久性差，后期養護要求高。

航天路立交北二環主線左右幅橋，橋梁起點位置采用1×52 m簡支斜交鋼箱梁橋，梁高2.4 m，主梁寬度為16.5 m和16.0 m，單箱三室斷面。橋梁布置主要考慮橋下凈空限制，橋梁跨越東二環主線，中分帶無立墩條件，因此采用52 m跨徑，根據橋梁跨徑和受力分析確定結構梁高為2.4 m。對于簡支斜交鋼箱梁橋，由于其自重輕，其銳角區域更易產生支座脫空。考慮以上因素，設置8 m支座間距，并考慮在銳角區箱室內部填充混凝土壓重以平衡橋梁自重和活載引起的支座脫空病害。

航天路立交NE匝道，第二聯橋梁布置受橋下匝道、主線及規劃河流布置限制，采用52+40+70+40 m變高度鋼箱梁橋，其中中支點梁高3.5 m，邊支點和中跨跨中梁高2.5 m，梁高采用二次拋物線變化。考慮景觀要求，箱梁斷面采用具有力感的斜腹板形式，傾斜角度75°。

4 立交區大縱坡橋梁設計

航天路立交NE匝道，第三聯橋梁布置為41.5+50+41.5 m等高度鋼箱梁橋，梁高2.2 m，傾斜角度75°，橋梁寬度10 m。橋梁位于7.4%的縱坡上，未設置支座水平，梁底應設置楔形支座墊板，應滿足支座墊板最小厚度要求以保證楔形墊板與主梁的焊接尺寸和受力要求。同時，考慮制作安裝誤差和橋梁結構受制動力。溫度力的影響，橋梁縱向設置位移限位塊，并在限位塊與橋墩、橋臺之間填充橡膠板。

航天路立交WN匝道，第二聯橋梁布置為3×20 m等高度鋼筋混凝土箱梁橋，梁高1.6 m。橋梁位于7.3%的縱坡上，平曲線半徑40 m。按設計要求，橋梁支座水平設置。為保證由于安裝誤差和橋梁長期變形引起橋梁結構的縱向位移，采用將主梁與橋墩固接的構造形式，并同時在橋梁活動墩位置設置縱向限位塊。

5 結論

本文結合貴陽市新東二環航天路立交項目，介紹了此次對于山區城市立交橋梁布置選型的設計原則及理念，并針對該立交區異形鋼結構設計和大縱坡橋梁結構設計進行了相關分析。結論如下：

（1）山區城市立交區橋梁結構受地形起伏大，用地限制等，其橋梁布置應因地制宜，根據環境條件選擇合理的結構形式，因此橋梁結構種類較多。

（2）對于山區立交區鋼結構橋梁，其存在小半徑、斜交、梁高受限等外部條件，應采取調整支座間距和位置、箱室壓重等相關措施，進行安全合理的設計。

（3）山區立交區橋梁受道路高差和用地限制等，將涉及大縱坡橋梁結構的設計，設計者應采取合理的構造措施防止結構縱向移位等特殊構造。

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