高度城市化地区高速公路改扩建工程桥梁方案研究

YAN JIU

140Gao du cheng shi hua di qu gao su gong lu gai kuo jiangong cheng qiao liang fang an yan jiu

高度城市化地区高速公路改扩建 工程桥梁方案研究

张涛

高度城市化地区高速公路改扩建项目重要特点之一即三、主线新建桥梁方案选型及跨径选择

空间及用地严重受限，桥梁改建方案需在总体方案和断面按照扩建方式不同，在既有高速公路两侧扩、单侧扩布局的基础上落实专业方案，通过梳理重点及难点内容，和路中上方扩等布置的展线方式。桥梁的结构形式对应扩提出解决桥梁改改建方案关键技术问题方法和措施。沿线建方式，可选择双侧单层桥、单侧双层桥、单侧单层桥、旧路、旧桥对桥梁改建方案限制较大，需要考虑的河道、门架桥等布置形式，以此为基础进一步研究桥梁方案选型；道路、铁路、管线、互通区及“三区三线”等限制因素极穷尽现有装配化桥梁的结构形式，结合项目特点，选择其为复杂，需要兼顾功能、适用性、经济性、施工期保通、中可行的方案，分别进行不同跨径的景观性、经济性、施施工快捷、新技术应用等重要内容，因此桥梁改建方案技工便利性等方面量化比选。

术较为复杂。

1.桥梁跨径优化选择

项目线位贯穿高度城市化地区，跨径的确定是桥梁总一、改扩建方式对桥梁的影响

体设计的关键，新建桥梁应根据线位总体布设情况，并结路线总体扩建方式包括原位扩建及另辟新线扩建。如合全线控制因素跨越距离及跨高比、城市开发强度、景观果采用原位扩建，则应考虑平面扩建还是立体扩建。

协调等因素，综合研究分析桥梁跨径组合。

（1）如果采用平面扩建方式，则需研究加宽车道与（1）在受限区域或既有桥梁因评定等级较低需拆除原有车道的组合方式，包括选择整体式还是分离式，也包原位重建的，应尽量采用与旧桥相同的跨径组合，或采用括单侧扩还是双侧扩。

国家及地方通用标准化成果，如20m、25m、30m等常（2）如果采用立体扩建，则应考虑是采用桥梁断面规标准跨径组合，以满足功能需求。

还是隧道断面，也包括选择单侧扩、双侧扩、路中扩等扩（2）在城镇化高的段落，考虑桥下通透性，减少“柱建方式。

林密布”现象，梳理出跨越能力及运输性均适中的35m、40m、50m作为单孔标准跨径。非标准跨径需根据具体二、既有桥梁处置方案

桥位处控制因素特点、功能需求或地方需求综合确定。

若采用整体式平面扩建方案，则应优先考虑以拼宽利2.桥梁上部结构选型用为主的总体原则。若采用分离式断面扩建方案，则既有（1）上部结构形式选择桥梁在满足使用功能要求的前提下，要尽量予以加固利用，优先考虑适用性、可实施性，在此基础上注重美观性、结合既有桥梁定检、特检及评估成果，综合分析确定桥梁经济性，首选预制拼装结构。目前常用的上部结构形式分改扩建具体方案（拼宽利用、维修加固或拆除重建）。

为钢结构、混凝土结构、钢混组合结构三大类。

（1）对于复合式整体断面，桥梁扩建的部分原则上①钢结构：钢材材质均匀，各向同性，抗拉与抗压强采用与原桥相同结构形式和跨径，保障新旧桥梁刚度基本度均较高，自重轻，跨越能力强，是优良的桥梁结构材料。

相同，在荷载作用下，新旧桥梁结合部位产生扰度差较小，②混凝土结构：混凝土材料来源广泛，抗压性能明显桥面不易出现较大纵向裂缝。目前“上部结构连接、下部优于抗拉性能，自重较大，预应力技术的发展使其成为广结构不连接”的扩建方式得到业内专家的肯定。

泛应用的廉价桥梁结构材料。

（2）拆除重建方案的拟定，应考虑多方案比选，并③钢混组合结构：钢混组合梁充分利用钢材抗拉性能从跨径布置、上下部结构形式的选取、周边用地条件、各强和混凝土抗压性能强的特点，追求高性能和经济性的类限制因素、经济性等多方面进行比选论证，尤其应注重融合。

桥梁处置方案对交通疏解方案的影响，保证方案的可实施（2）现有装配化桥梁结构形式分析比选

性及合理性。

桥型方案应本着安全、适用、经济、美观的原则

综合考虑，桥型结构在力求形式统一、标准化的基础上满足各种功能需求，减小桥梁施工对交通通行及周边社会生活的影响。对无特殊要求的桥梁，应尽量做到标准化、系列化和施工机械化，选择受力好、经济合理、营运舒适、工厂化制造、便于施工、养护费用低的中小跨径形式。在满足安全性的前提下，注重美观性，增强城市品质。通过梳理钢箱梁、T梁、小箱梁、节段预制拼装箱梁、预应力混凝土大箱梁、小箱钢箱组合梁、钢板组合梁等结构形式，从结构受力特点、施工工法及适应性、施工期交通组织保通、景观性、经济性等方面进行综合分析比选：对于无太多用地限制区域，在除保通及特殊施工或跨线段落外，推荐采用常规的小箱梁结构，降低工程造价；对于景观性要求较高的，且等宽段区域，可选择整体预制的大箱梁或预制节段拼装箱梁；对于用地受限段落、桥墩存在偏心设计或盖梁采用大挑臂盖梁的段落及对保通要求较高的段落推荐采用钢板组合梁。3.桥梁下部结构选型（1）桥墩设计方案桥墩墩型的选择应满足上部结构的受力要求、满足结构自身强度、刚度和稳定性，还应配合地面道路交通和规划的要求，结合沿线地形、地质条件，与上部结构和周边环境的和谐统一，并注重融入当地人文景观的特点。通过梳理圆柱墩、曲线外扩墩、大挑臂方柱墩、板式（花瓶）墩、水平转体钢结构偏心墩、Y型柱式墩等结构形式，从结构受力特点、施工工艺及适应性、施工期交通组织保通、工程美学、造价等方面进行综合分析比选：无景观要求的山岭路段推荐采用圆柱墩；景观要求一般的处于乡镇、工业园区的公路段推荐采用曲线外扩墩或板式（花瓶）墩，落墩条件受限时，可选择大挑臂方柱墩；对于城市段复合高架桥推荐采用门架墩；对于两侧有较多限制性因素的情况，如果以门架形式通过，会使门架的结构相当笨拙，可选择水平转体钢结构偏心墩。（2）桥台设计方案①对于桥台台后填土高度小于等于5m，台前具备锥坡溜坡条件的桥梁，推荐采用坐板式、柱式桥台，但对于长联、大纵坡桥梁，为减小长期荷载作用引起的桥台累计变形，不宜采用柱式桥台。对于城市路段，台厚填土控制在4m以内，且不具备设置桥台锥坡溜坡条件，则主要采用扶壁式桥台。②对于山岭路段，桥台台后填土高度较高大于5m，台前具备锥坡溜坡条件的桥梁，推荐采用肋板式桥台；台前溜坡条件受限的桥梁，可采用扶壁式桥台。（3）基础设计方案结合项目地形、地质特点，桥梁基础主要采用钻孔灌注桩基础；对于部分地质情况较好，选择扩大基础可明显降低工程造价的桥梁，推荐采用扩大基础。针对桥墩位于深挖路堑边坡段建议采用井式基础以保护坡体及桥墩结构安全。技术应用四、桥梁绿色装配化建造技术及特殊施工工艺推进预制装配式桥梁的发展，对推动工程项目施工方式变革、减少污染物及废弃物的排放、增强环境保护、提高劳动生产率具有重要意义，且已成为加快生态文明建设、推动新型工业化发展、建成绿色城市的重点工作。力求做到绿色环保、工业化制造、快速化施工、缩短工期、降低造价。1.桥梁绿色装配化建造技术针对桥梁规模较大的项目，考虑装配化施工，桥梁上部结构尽量统一采用装配式结构，便于机械化、工厂化及标准化生产；桥梁下部结构尽量采用统一的预制装配式结构，相同的结构形式、构造尺寸，便于加快施工进度、减小施工措施费。现阶段，桥梁上、下部结构主要的装配化建造技术措施有：混凝土桥上部结构预制拼装，如预制空心板、预制小箱梁、预制T梁，节段箱梁预制拼装等；钢结构及钢混结构桥梁工厂化加工及现场拼装，符合目前桥梁工业化发展的方向，且在城市桥梁建设中已有较成熟的工艺；桥墩盖梁预制，普通的钢筋混凝土盖梁及预应力混凝土盖梁都可以在预制厂预制，然后现场拼接，拼接方式可以用钢板等方式进行连接；桥墩装配化施工，如普通钢筋实心整体墩柱、特殊粗钢筋钢套筒连接实心整体墩柱、预应力高强钢筋实心节段墩柱、预应力高强钢筋空心节段墩柱、预应力钢绞线空心节段墩柱等技术均已初步凸显。2.桥梁特殊施工工艺高度城市化地区高速公路改扩建项目涉及铁路控制因素较多且敏感，因此跨越铁路的桥梁需要进行特殊设计，施工工艺的选择也需要考虑保证铁路的安全通行，跨高铁或重要铁路的桥梁可选择转体的施工工艺。五、复合通道桥梁景观设计贯穿高度城市化地区的高速线位，在桥梁规模大，对景观需求度高时，桥梁改建方案技术较为复杂，若下部结构大规模采用传统“柱+横梁”门架结构，则势必过于呆板，拉低项目品质。从建筑艺术角度出发，优化结构，开展桥梁下部美学创意设计，如采用两层或三层复合门架式桥墩、曲线外扩墩、小间距大挑梁桥墩，既适应了工程的实际需求，又美化了传统结构不足，充分发挥各结构优势；加强细部设计，提升桥梁的景观性，如对于体量较大的墩柱，采用刻槽、镂空、设置流畅曲线等方式，提高墩柱的美感；加强桥梁附属设施景观设计，比如美化隔音屏设计、护栏加挂花篮、桥墩涂装、镂空护栏（钢板梁柱式护栏）等；总体上，可以融入当地文化特征元素，形成桥梁主题文化。借助平面效果图、动画或者三维模型仿真等表现手段，对桥梁景观进行综合评价，检验桥梁与桥址环境的关系、桥梁布跨、构件比例、构件造型是否满足相关需求。（作者单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司）141