摘要：介紹了濟(jì)南北園大街高架橋的設(shè)計概況，并針對其設(shè)計特點作分析和探討，為日后的同類型大型高架橋建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工提供參考借鑒。

　　關(guān)鍵詞：高架橋;預(yù)應(yīng)力;箱梁;曲線墩

　　1工程概況

　　北園大街位于濟(jì)南市主城區(qū)北部，現(xiàn)為主城區(qū)內(nèi)鐵路以北地區(qū)一條全線貫通的東西向交通干道，是濟(jì)南市區(qū)一條重要的對外通道，向東連接工業(yè)北路，向西規(guī)劃連接京滬高速鐵路客運(yùn)站。北園大街作為鐵路以北重要干道，長期以來由于受到鐵路的分隔，路網(wǎng)不成系統(tǒng)，兩側(cè)用地布局混亂、建設(shè)無序、環(huán)境較差，道路交通等基礎(chǔ)設(shè)施條件相對薄弱，無法成為東西兩翼發(fā)展的紐帶。該工程建設(shè)可加速東西兩翼建設(shè)、帶動濟(jì)南北部地區(qū)的發(fā)展、改善城市環(huán)境、調(diào)整用地布局、提升城市品質(zhì)。

　　2北園大街高架橋設(shè)計

　　北園大街功能定位為分段式、多功能交通走廊，采用快速路和快速公交“雙快”組合模式。本次高架道路設(shè)計范圍西起濟(jì)齊路西側(cè)東至電建路，全長11.55公里。

　　本著技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，具有良好的景觀效果的原則設(shè)計人員對橋位進(jìn)行了認(rèn)真測量，調(diào)查收集了大量相關(guān)資料和外業(yè)數(shù)據(jù)，參考吸收了國內(nèi)外橋梁建設(shè)的成功經(jīng)驗，反復(fù)比較、論證各種適宜的橋型方案，提出了以主線預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁和鋼-砼疊合梁為主的組合橋型設(shè)計方案。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括北園大街高架主線及兩側(cè)平行匝道。

　　2.1設(shè)計原則

　　(1)高架道路線形標(biāo)準(zhǔn)滿足《城市道路設(shè)計規(guī)范》的要求;

　　(2)與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，具有良好的景觀效果;滿足城市規(guī)劃、防火、環(huán)保等要求;

　　(3)高架結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足耐久性要求;

　　(4)橋梁墩跨布置滿足地面交通組織需求，盡量避讓地下管線，減小管線遷移和工程施工難度;

　　(5)高架道路平面設(shè)計符合技術(shù)要求的條件下盡量減少拆遷量;

　　(6)高架道路縱斷面設(shè)計綜合考慮遠(yuǎn)期設(shè)置人行天橋預(yù)留條件、匝道接地長度、景觀效果等因素。

　　2.2總體布置

　　2.2.1平面設(shè)計

　　主線全線設(shè)置12個折點，平曲線半徑最小為600米，平曲線長度最小為140米,緩和曲線最小長度50米。

　　匝道平曲線半徑最小為54米,緩和曲線最小長度30米。

　　2.2.2、縱斷面設(shè)計

　　高架道路全線最小凸豎曲線半徑1200米，最小凹形豎曲線半徑為1600米。

　　匝道縱斷面設(shè)計主要控制因素是落地點距交叉口的距離、跨越主要相交路口的凈高、匝道長度等，上匝道最大縱坡為4.5%，下匝道最大縱坡為4%。

　　2.2.3、橫斷面設(shè)計

　　高架道路標(biāo)準(zhǔn)段全寬24米，雙向六車道，兩塊板形式，中央及兩側(cè)防撞護(hù)欄均寬0.5米。匝道全寬8米，單向單車道，一塊板形式，兩側(cè)防撞護(hù)欄寬0.5米。

　　由于受道路用地限制，地面道路中央分隔帶寬度取6.5米，高架墩柱均布置在分隔帶內(nèi)。

　　2.2.4橋梁跨徑布置

　　主線上部結(jié)構(gòu)跨徑一般在30m～35m左右，采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，三跨至五跨一聯(lián)。在濟(jì)齊路、黃崗路、濟(jì)洛路、三孔橋跨鐵路處、歷黃路和歷山路大型交叉路口，均采用跨徑40~50米不等三跨鋼-混凝土結(jié)合連續(xù)梁。

　　匝道橋?qū)挒?m，跨徑在25~35m左右，平曲線半徑較小處采用鋼筋混凝土連續(xù)箱梁;其余采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，三跨至五跨一聯(lián)。

　　2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　2.3.1結(jié)構(gòu)計算

　　橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計本著安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、方便施工的原則進(jìn)行，橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)考慮高架橋上禁止通行大型貨車選取�！皹蛄翰┦俊背绦虬雌矫鏃U系進(jìn)行內(nèi)力和應(yīng)力計算，采用“MIDAS”空間計算程序進(jìn)行內(nèi)力和應(yīng)力復(fù)核，模擬施工和運(yùn)營過程，考慮結(jié)構(gòu)自重、橋面鋪裝、防撞墻、基礎(chǔ)不均勻沉降、混凝土收縮和徐變、溫度力、預(yù)應(yīng)力、汽車荷載等恒載和活載的作用。綜合各種計算結(jié)果，以最不利荷載組合控制全橋設(shè)計。

　　計算結(jié)果的控制：對于預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，按A類構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力控制，在組合I下,箱梁上下翼緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，并保證不小于0.5MPa的壓應(yīng)力，在其他組合下，箱梁下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，支點處箱梁的上緣拉應(yīng)力不超過規(guī)范容許值。

　　2.3.2上部構(gòu)造設(shè)計

　　主梁結(jié)構(gòu)的特點是類型多，是設(shè)計的難點，也是本文要重點介紹的內(nèi)容。采用主線預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁、鋼-砼疊合梁，匝道連續(xù)箱梁。

　　(1)主線預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁

　　箱梁采用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用圓弧形梁底，薄壁、少肋單箱多室斷面，縱、橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼束由Φs15.2高強(qiáng)度低松弛鋼絞線和優(yōu)質(zhì)群錨組成，塑料波紋管成孔，施工采用一次落架成形。標(biāo)準(zhǔn)跨徑組合為3x30m，標(biāo)準(zhǔn)段梁高2.2m，標(biāo)準(zhǔn)段頂面寬為24m，跨中腹板厚0.4，支座附近腹板厚0.6～0.7m;頂板厚0.22m;跨中底板厚0.2m，支座附近厚0.4m。在距分孔線7.5到橫隔梁處為腹板、底板厚度過渡段。室寬(腹板中心線~中心線)一般不大于5.5m。

　　在支點處設(shè)置橫梁，端橫梁寬1.0~1.45m，中橫梁寬2.0~3.0m。

　　在分、合流口橋面變寬處，按箱體變，圓弧形底曲線長度不變處理，以保證橋梁結(jié)構(gòu)外輪廓的連續(xù)性。

　　(2)主線鋼-砼疊合梁

　　主線鋼-砼疊合梁的外形相鄰預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁一致，底板、腹板采用鋼板拼接而成，頂板采用主梁腹板支承形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁處施加橫向預(yù)應(yīng)力。鋼主梁橫斷面為槽形鋼箱梁等截面結(jié)構(gòu)，腹板中心線之間的寬度為3.0米，上翼緣板和底板均外伸25厘米，斷面全寬3.5米，腹板高度由橋面橫坡及梁底弧線確定，從1.03~1.97米不等。每隔4.5米設(shè)一道鋼橫隔板，腹板和底板按構(gòu)造要求設(shè)置加勁肋。

　　鋼橫梁為變高度箱形梁，單箱單室結(jié)構(gòu)，邊橫梁箱全寬1.16米，腹板間距0.9米，中橫梁箱全寬2.4米，腹板間距2.0米，箱梁每隔1.5米設(shè)一道橫隔板，腹板、頂板和底板均按構(gòu)造要求設(shè)置加勁肋，在預(yù)應(yīng)力錨具固定端，頂板預(yù)留錨固的凹槽。

　　主梁縱向連接接頭采用M24高強(qiáng)螺栓按鋼梁底板、腹板、翼緣板的強(qiáng)度在現(xiàn)場支架上連接。

　　主梁之間的橫向連接采用每隔4.5米設(shè)置一道與主梁橫隔板對應(yīng)的橫向連接板，主梁之間梁底透空部分采用厚度為6mm的鋼板連接，形成完整的大弧形梁底。

　　橋面板厚度為22cm，在鋼梁翼緣板、橫梁處厚度為28.5cm。預(yù)制板采用C40鋼筋混凝土，現(xiàn)澆板采用C50無收縮纖維混凝土，預(yù)制板與鋼梁結(jié)合部位采用M10水泥砂漿座漿。

　　(3)匝道連續(xù)箱梁

　　匝道橋橋?qū)?.0m，斷面為圓弧形薄壁、少肋單箱多室斷面，平曲線半徑較小處采用鋼筋混凝土連續(xù)箱梁;除小半徑的曲梁設(shè)置跨間橫隔板外，其余均在支點處設(shè)置橫梁，一次落架成形，梁高采用158.6厘米。其余采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，三跨至五跨一聯(lián)。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁設(shè)縱向預(yù)應(yīng)力，橫橋向不設(shè)預(yù)應(yīng)力。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼束由Φj15.24高強(qiáng)度低松弛鋼絞線和優(yōu)質(zhì)群錨組成，塑料波紋管成孔。橋面寬為7.5m，跨中腹板厚0.3~0.4m，支座附近腹板厚0.6~0.7m;頂板等厚0.2m;跨中底板厚0.2m，支座附近厚0.4m。在距分孔線6～9.75m到橫隔梁處為腹板、底板厚度過渡段。

　　2.3.3下部結(jié)構(gòu)

　　(1)橋墩

　　曲線橋墩造型優(yōu)美，大量應(yīng)用于城市立交和高架橋中。但曲線墩與其傳力路徑不協(xié)調(diào)，受力情況比較復(fù)雜，在連接處會產(chǎn)生應(yīng)力集中。為了綜合考慮結(jié)構(gòu)的合理受力與美觀的造型，避免應(yīng)力集中現(xiàn)象，找出造價低、美感好、受力合理的最佳形式，設(shè)計時通過大型有限元軟件ANSYS對曲線墩進(jìn)行了受力仿真分析，并對曲線墩設(shè)計進(jìn)行了優(yōu)化。

　　主線標(biāo)準(zhǔn)橋墩采用弧形雙立柱，立柱之間設(shè)置預(yù)應(yīng)力混凝土系梁以平衡外力，立柱為矩形斷面，根部斷面尺寸1.75米×1.75米，四周設(shè)R15厘米圓角。

　　匝道橋墩采用獨(dú)柱形式，矩形斷面，柱的上端橫橋向兩側(cè)向外弧;根部斷面尺寸1.6米×1.6米;邊墩立柱在頂部展開，以滿足支座邊緣尺寸不小于15厘米的要求。

　　(2)基礎(chǔ)

　　設(shè)計中通過有限差分軟件FLAC模擬群樁(或單排樁)，考慮樁基變形、墩樁聯(lián)合受力、樁土共同作用等因素，更加合理的選定方案，確定斷面尺寸。

　　全線高架橋梁基礎(chǔ)采用鋼筋砼擴(kuò)大基礎(chǔ)和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)兩種形式。根據(jù)地質(zhì)報告，主線橋墩P39-P64及A、B匝道橋墩地質(zhì)情況較好，巖層埋深較淺，一般為0.5-4米，采用鋼筋砼擴(kuò)大基礎(chǔ)形式;在地質(zhì)情況復(fù)雜，巖層埋深較深處采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，鉆孔灌注樁采用端承樁和摩擦樁兩種形式，主線橋墩樁基礎(chǔ)采用6根Ф1.2m或4根Ф1.5m鉆孔灌注樁;匝道橋墩樁基礎(chǔ)采用2根Ф1.2米或單根Ф2.25米，匝道橋臺樁基礎(chǔ)采用2根Ф1.5米。

　　3結(jié)語

　　北園大街高架橋是濟(jì)南市北園大街道路(快速路、快速公交)及環(huán)境建設(shè)工程的控制性工程之一，施工工期短、施工場地受限制，上下部構(gòu)造復(fù)雜是該橋的特點也是設(shè)計和施工的難點，通過精心設(shè)計，努力創(chuàng)新，大膽采用新技術(shù)、新工藝使該橋上下部結(jié)構(gòu)尺寸合理比例協(xié)調(diào)，工程整體氣勢宏大、莊重沉穩(wěn)又不失輕盈美觀，符合安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀的原則。隨著高等級城市道路的建設(shè)和發(fā)展，對道路線形的要求越來越高，也必定會出現(xiàn)更多的曲線橋梁。不同的橋梁，不同的結(jié)構(gòu)，不同的特點，只有在工作中不斷的總結(jié)和積累點滴的經(jīng)驗，才能更好地為工程建設(shè)提供結(jié)構(gòu)合理。安全經(jīng)濟(jì)，施工簡便，可操作性強(qiáng)的設(shè)計方案，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行。本工程對類似高架橋工程日后的設(shè)計和施工具有一定的參考借鑒價值。

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