飛鳳路上跨滬寧高速公路橋橋型設計與研究

蔣 皓

(江蘇中設集團股份有限公司，江蘇 無錫 214072)

0 引言

作為重要公共基礎設施的上跨高等級公路大型橋梁，已不僅是城市的重要交通通道，更是展現城市景觀的重要載體。本文通過對飛鳳路主線上跨滬寧高速公路橋橋型的研究與設計，探討在橋型方案設計過程中，既實現了較低的工程投資和易于實施的施工方法，又能作為城市一道獨特的風景線。

1 工程概況

本項目為飛鳳路跨越滬寧高速公路的一座轉體施工連續梁橋，飛鳳路位于新區南側，是連接空港產業園區與鴻山生活社區的一條服務型城市道路，路線全長約6.411 km，橋梁在K3+027處跨越滬寧高速公路，道路中心線與滬寧高速公路中心線交角為83°，橋梁全長631.88 m，跨徑組成為3×20+4×20+3×20+(65+100+65)+3×20+4×20+3×20 m，主橋采用(65+100+65)m預應力混凝土變截面連續梁橋，橋寬為17.5 m，人非混行道設于主橋懸臂下隨橋架設，引橋行車道采用20 m先張法預應力混凝土空心板梁，人非混行道采用現澆鋼筋混凝土梁。

2 橋位現狀

縱觀本橋橋位周邊環境，主要存在以下限制條件：

1)現狀滬寧高速公路為雙向八車道，兩側用地界線間距約為60 m，路基全寬41 m，高速公路中心線與橋梁交角約83°，滬寧高速現狀見圖1。

2)滬寧高速公路沿線東側離開路基14 m有一根高壓石油輸送管道。經調查為西氣東輸蘇浙滬管線(見圖2)，其要求的安全范圍為兩側10 m。

3)滬寧高速公路南側有一下穿通道供道路兩側居民進行通行，為水泥混凝土路面，路面寬度10 m，限高3.8 m，通道外側為1-8 m小橋，橋梁設置時，需考慮減少對地方設施的影響(見圖3)。

3 主橋橋型選擇

經研究，跨滬寧高速公路橋將連續跨越滬寧高速公路和規劃空港路。總觀當前上跨高速的橋梁方案，大致分兩類：一類為在中央分隔帶設墩方案；一類為中央分隔帶不設墩方案。

鑒于本項目處于滬寧高速公路繁忙路段，中分帶設墩將導致基礎施工占用車道時間較長，對交通流影響大，且橋墩存在撞擊安全隱患，故中分帶設墩方案不予考慮。

根據施工方法的不同，通常對中央分隔帶不設墩方案有兩種選擇：一種為采用頂推施工的連續鋼箱梁方案，一種為采用轉體施工的混凝土橋梁方案。受前文所述高壓石油輸送管最小凈距的控制，在輸油管側主橋基礎距滬寧中分帶的凈距須大于45 m，結合另一側跨越滬寧的要求，主橋主跨至少須95 m以上。因此采用頂推施工的連續鋼箱梁方案相對轉體施工的混凝土橋梁方案總體造價要高,施工期間對高速的影響與轉體相當；另一方面本項目橋梁寬度不算大，采用整幅轉體施工的混凝土橋梁方案，轉體總重量一般，中跨合龍段2 m即可，施工難度不大，施工過程中僅在中跨合龍時對高速有影響，適合采用，故推薦采用轉體施工混凝土橋梁方案。

基于轉體施工的方法，結合擬采用的主橋100 m跨徑及橋梁寬度，最終選擇了三個橋型比較方案：矮塔斜拉橋、變截面連續剛構橋、變截面連續梁橋，三種方案建成效果如圖4，圖5所示。

針對跨滬寧高速公路橋主橋橋型的不同，對三個方案進行工程造價、結構造型、景觀效果、施工難度及對滬寧高速通行影響等多方面比較，結果如表1所示。

表1 主橋方案比較表

最終綜合考慮選定跨滬寧高速公路橋主橋采用變截面連續梁。

4 人非車道過橋形式選擇

本項目為城市道路，按照規范要求，考慮到非機動車爬坡能力，縱斷面不宜大于2.5%。綜合橋下道路凈空控制要求，橋長將達到830 m，橋梁規模很大。

為減小橋梁規模，如設計考慮過人非混行道繞行方案，加大主線縱坡至4%，人非混行道在進入上跨橋前引至橋下空港路，利用現有下穿通道過滬寧高速公路，最后接上主線人非系統，人非車道繞行示意如圖6所示。

此方案增加了人非混行道與機動車的交織點，存在安全隱患，同時，需多繞行420 m，不符合行人出行習慣，因此，設計另辟蹊徑，考慮人非混行道隨主橋跨越滬寧高速公路，行車道與人非混行道上下分離，分別進行縱斷面設計，行車道縱坡按4%控制，人非混行道縱坡按不大于2.5%控制(見圖7)。

如此設計方案減小了主橋寬度，同時，也降低了人非混行道控制標高，便于縱斷面控制，設計將人非混行道置于主橋箱梁懸臂下，采用懸挑結構，充分利用箱梁懸臂下的空間，如圖8所示。如此設計，最終人非混行道縱坡控制在0.65%及1.41%，通過減小主橋寬度，節省工程投資約20%。工程投資節省明細表見表2。

表2 工程投資節省明細表

同時考慮主橋箱梁懸臂與人非混行道懸挑鋼梁剛度不同，使用階段兩者撓度也不同，兩者通過錨固于橋面的吊桿連接，為減小箱梁懸臂下撓對懸挑鋼梁產生的影響，設計通過在懸挑鋼梁與腹板連接節點采用鉸接，如圖9所示，利用銷軸耳板使鋼梁有一定的轉動能力，防止該節點固結產生過大彎矩導致腹板破壞。

通過利用ANSYS建立空間實體模型對主梁腹板分別進行固結與鉸接的受力對比分析，結果如圖10，圖11所示，可得出結論，若利用固結方式與腹板連接，錨點應力與變形均較大，可能會導致腹板發生結構破損，優化為鉸接方式后，應力與變形均大幅減小，采用鉸接方式提高了結構安全性。

5 結語

本次飛鳳路跨滬寧高速公路橋主橋所采用的結構形式鮮有采用，設計獨辟蹊徑、大膽創新、銳意進取，進行了大膽嘗試，但又把合理性、可操作性、安全性貫穿于設計中，不僅成功的降低了整個工程的投資，有效地利用空間資源，一定程度緩解了城市局部用地緊張等問題，獨特的主橋結構也能成為跨越滬寧高速公路橋梁中的一道風景線。本項目的成功實施，為跨越高速公路以及高等級航道的市政橋梁提供了一種新的設計思路，也給后續類似項目提供了一定的參考借鑒。