涪陵江東濱江路西橋頭立交A匝道橋方案設計

楊 洋

（招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400067）

隨著城市建設的快速發展，既有道路交叉口往往不能滿足目前的交通需求，升級改造道路平面交叉口為立交系統刻不容緩。在升級改造設計過程中，因為周邊既有的建筑物或者公用設施，項目實施會遇到大量的限制條件。在確定總的橋梁結構形式后，設計單位將針對各個限制因素逐一研究解決，并細化橋梁的總體方案。

通常針對某大橋方案或者某個立交總體方案比選的研究較多，而對立交方案下某些關鍵橋梁方案設計的研究很少。本文以涪陵江東濱江路西橋頭立交工程為例，針對其控制性工程——A匝道橋，分析該匝道橋主要設計限制條件和方案比選設計過程。

1 工程概況

西橋頭立交工程包括2條主線和4條匝道，2條主線分別為濱江路及興華東路，4條匝道分別為A、B、C、D匝道，含4座匝道橋及2處地下通道。興華東路、濱江路平面設計保持現狀平面位置基本不變，僅在局部立交匝道分合流點處有所微調，不影響現狀濱江路的橋梁結構。A匝道：小里程側在下層平交連接濱江路，大里程側在上層平交連接興華東路?？v斷面最大縱坡為4.5%，標準路段路幅寬度為16.8 m，雙向2車道。B匝道：小里程與A匝道橋連接，大里程由地下通道接入興華東路。起點以3.9%的上坡順接A匝道，標準路段路幅寬度為7.0 m，單向1車道。C匝道：小里程端連接興華東路，右轉至濱江路去往武隆方向車輛，利用現狀匝道改造。D匝道：為解決興華東路左轉上濱江路，實現主城下濱江路去往豐都方向交通轉換，設置匝道上跨濱江路。

該立交工程施工方案設計占地面積小，布置緊湊，兩條主要道路之間交通聯系便捷，無交織段，識別性較好。但是，A匝道包含地通和橋梁且為雙層螺旋形匝道，受限條件很多，是整個立交工程設計的關鍵工點。

2 建設條件

如圖1所示，A匝道是一個螺旋形匝道，在下層與濱江路平交，然后左轉螺旋爬升，進入第二層高度后，切線上跨濱江路，之后繼續左轉，并與下層A匝道形成雙層路，最后與興華東路平交連接。

圖1 A匝道橋平面布置圖

2.1 地形地物

西橋頭立交工程位于烏江河谷西岸，烏江段岸坡地形陡峭，地形坡度一般為30°～55°，河谷橫斷面呈陡峭的“V”形谷，河床呈深槽，岸坡上基巖大多裸露。所以，A匝道橋半徑外側是陡坡，臨近烏江。

該地形條件造成以下影響：A匝道在靠山一側，原地面標高較高，需要做成地下通道，而在烏江側，原地面標高低且隨著匝道縱坡的爬升，高度進一步加大，必須設計成橋梁。

2.2 既有建筑物

A匝道螺旋環繞已建成的觀音閣變電站，電站外側為條石重力式擋墻，擋墻高一般在3～7 m，局部超過10 m。觀音閣變電站中有一座35 kV高壓鐵塔，電纜直接橫跨烏江?？紤]到現狀觀音閣變電站對新舊城區供電的重要性，遷建變電站及其附近的高壓鐵塔將造成整個高壓輸電走廊的改造，工程費用巨大，故本次西橋頭立交匝道布線必須考慮變電站現狀控制因素。

既有的濱江路為半路半橋緊鄰烏江，其路幅位于A匝道平面位置下方，兩者是投影上相切位置關系，如何把A匝道布置于濱江路之上，成為設計中的一個要點。

2.3 限制控制因素梳理

平面控制因素：①觀音閣變電站為既有建筑，不可拆遷，新建建筑不可侵入其紅線。②烏江在路線的右側，新建建筑物應盡量與烏江岸坡和航道保持距離，減少其影響。③既有濱江路與A匝道在平面上近似于相切關系，兩條路線是極小交角跨越關系。④上層A匝道經過平交口上方后，會與下層A匝道形成雙層路關系。⑤A匝道橋末端必須考慮下層通道的占位問題，其橋臺在通道寬度范圍內不得設置樁基礎。

高程控制因素：①興華東路與濱江路高差較大，A匝道部分縱坡坡度為4.5%，設計中應注意高程的爬升。②觀音閣變電站有輸電線橫跨濱江路和烏江，應保證行車道與輸電線的豎向凈空。③A匝道橋與濱江路存在上跨關系，應保證濱江路行車的凈空高度。

由此可見，A匝道是一個兩端與其他路線平交，中段含有通道和橋梁的雙層螺旋形匝道，限制因素眾多，空間關系極為復雜。

3 橋梁方案設計

考慮到梁橋是立交橋的常用橋型，其適應周邊干擾因素能力較強，所以采用梁橋作為A匝道橋的基本設計橋型。切線上跨濱江路段，交角過小，墩臺基礎只能設置在兩路線的投影切點位置，較長距離無法布設橋墩基礎，造成其跨徑較大［1］，因此該段采用鋼箱梁的結構形式；通過下層濱江路平交口后，上下層匝道幾乎完全重疊，只能把墩臺布置在路線橫斷面之外，采用門式墩設計，合理調整布孔跨徑，并采用預應力混凝土現澆箱梁。

3.1 橋梁布跨方案

按照前述思路布跨后，有兩種可行的布跨方案。方案一：（2×61）m鋼箱梁+（3×34）m預應力混凝土現澆箱梁，橋梁全長230.0 m。方案二：（2×61）m鋼箱梁+（23.2+24+24）m預應力混凝土現澆箱梁+（18+18）m預應力混凝土現澆箱梁，橋梁全長236.2 m。

兩個方案在鋼箱梁段的布跨一致，因為該處的路線控制條件一致，要上跨濱江路，只能在路線平面切點處設置橋墩基礎，所以采用相同的（2×61）m的連續鋼箱梁。但在預應力混凝土現澆箱梁段的布跨設計中，有兩種方案：第一種方案認為該路段是上下層關系，應該適當做大跨徑，減少基礎的設置，減少對下層路的影響。第二種方案認為該路段的半徑僅50 m，如果設置過大的跨徑，則橋梁外側的撓度和彎曲應力均會大于內側且會在梁內形成明顯的彎扭耦合效應［2］，所以認為適當做小跨徑更合理。兩個方案的綜合比較結果見表1。

表1 預應力混凝土現澆箱梁布跨方案綜合比較

從表1的比較來看，方案二在箱梁的受力、B匝道橋的銜接、墩柱荷載、施工難度方面均有明顯的優勢，在對下層道路的影響、彎橋抗傾覆性能方面也能滿足使用要求，只是在景觀效果方面有一些不足。方案一在箱梁的受力、B匝道橋的銜接、墩柱荷載、施工難度方面都有劣勢。兩個方案在建安費和工期方面沒有明顯區別，所以選擇方案二作為推薦方案更合適，A匝道橋的跨徑布置為（2×61）m鋼箱梁+（23.2+24+24）m預應力混凝土現澆箱梁+（18+18）m預應力混凝土現澆箱梁。

A匝道路線走出地下通道出口后，設置A0橋臺，從既有濱江路上方通過（下設P1墩），再通過A匝道與濱江路平交口上方（下設P2墩），之后與下層A匝道形成雙層路面。在P5墩處，右方連接B匝道，P6墩處上跨地下通道入口，并在A7橋臺落地，之后接入興華東路。

3.2 P1墩設計方案

P1墩的設計難點在于左側觀音閣變電站不可侵入其紅線；而右側烏江航道也對設立基礎有不利的影響。P1墩下部結構設計有兩種方案：方案一采用門式墩，橫跨既有濱江路，在烏江的岸坡和變電站擋墻外各設置一個支墩；方案二是直接在濱江路半路半橋邊界上設置蓋梁獨柱墩。

門式墩是最常見的雙層路墩柱形式，而蓋梁獨柱墩在場地受限的情況下，也是較好的選擇。以上兩種方案均是可以實施的，但為了選取相對更優的方案，對兩個方案進行綜合比較，結果見表2。

表2 P1墩下部結構方案綜合比較

從表2來看，蓋梁獨柱墩可以滿足抗傾覆的要求，造價低，同時在蓋梁、墩柱的受力上也有更好的效果，但需要拆除既有路基的擋墻，完成P1墩施工后，在其內側恢復路基擋墻，對下層既有路的影響大；而門式墩由于規模過大，受力方面缺點明顯且造價高，所以方案二設計更合理，選取蓋梁獨柱墩為推薦方案。

3.3 雙層路段門式墩的設計處理

A匝道通過濱江路路口后，A匝道道路將會形成雙層路，墩柱慣常采用門式墩的形式。在實際設計中發現，由于路幅寬度過大，門式墩墩柱中心距離達22 m，蓋梁會產生較大的彎矩，蓋梁彎矩會傳遞到兩側的墩身上。兩側墩柱的尺寸僅能做到2 m，而高度超過17 m，其長細比較大，承受較大的墩身彎矩是不利的，且該彎矩會傳遞到樁基上。

經過研究同類型立交項目的下部結構設計，如果要斷開蓋梁與墩柱的固結，必須使橋墩蓋梁與箱梁橫梁作為一個整體設計，所以隱蓋梁是一種更合理的設計形式。隱蓋梁與兩側墩柱之間設置支座，可以釋放墩柱上的彎矩，有利于下部結構和基礎的受力。

這種現澆預應力混凝土箱梁的隱蓋梁設計，除可以釋放墩身彎矩外，還具有以下優點［3］：①降低蓋梁和橫梁的總高度，提高了橋下凈空。②蓋梁與橫梁一體化設計，材料用量減少，降低了造價。③由于支座橫向距離加大，提高了箱梁的總體抗扭剛度。④使用橫向預應力，有效增強了上部結構的整體性。這種門式墩與隱蓋梁相結合的處理，對雙層路幅是一種既經濟又實用的設計。

4 結語

本文介紹了涪陵江東濱江路西橋頭立交A匝道橋的建設條件和設計限制因素，并從橋梁設計的角度論述了各個限制因素的解決思路和具體設計方法。在該立交工程設計中，對小半徑預應力現澆箱梁、蓋梁獨柱墩、隱蓋梁門式墩的設計應用，為其他同類立交橋梁項目的設計提供了新的設計思路，具有一定的借鑒意義。