兰州西固煤场高架设计

2013-03-19魏效军

城市道桥与防洪 2013年3期

魏效军

(兰州市城市建设设计院，甘肃兰州 730030)

1 概述

兰州市南山路工程是兰州市城建史上最大的一项综合性市政工程，其路线长，规模大，投资高，难度大，是兰州市规划的四条东西向城市主干道中一次建设线路最长的工程。

兰州市南山路工程东起城关区东岗立交桥，西至西固区西柳沟立交桥，全长35.74 km，道路红线宽度33～60 m，全线按照双向6车道设计，设计车速60～80 km/h。西固煤场高架设计起点位于南山路道路主线K32+680处，终点在K34+308处与西柳沟立交相连,高架长度为1 628 m。

2 主要设计技术标准

桥梁结构设计基准期：100 a。

计算行车速度:80 km/h。

桥梁设计荷载等级：公路-Ⅰ级。

高架桥最大纵坡：1.5%，最小纵坡0.3%；地面辅道最大纵坡：4.5%，最小纵坡0.3%。

高架桥断面宽度:0.5 m(外侧护栏)+8.5 m(机动车道)+1.5 m(中央分隔带)+8.5 m(机动车道)+0.5m(外侧护栏)=19.5 m(双向 4车道)。

桥梁抗震设防标准：按地震烈度8度设防。设计基本地震加速度值为0.20 g，建筑设计特征周期为0.40 s。桥梁抗震设防目标按照公路B类进行。

桥梁结构设计安全等级：一级。

3 工程设计

3.1 高架桥设计原则

(1)以规划建设适当超前为原则，使南山路建设与骨架路网相协调，适应不断增长的交通需求，为今后发展留有余地。

(2)建设标准与功能定位相适应，在保证高架主线交通流畅的前提下,方便道路两侧的联系,在地面辅道上妥善安排公交车线路、港湾式停靠站及非机动车道。

(3)采用新技术、新工艺、新材料，合理确定建设规模，使工程方案充分体现合理性、适用性、可行性和性价比优势。

(4)下部结构采用钢筋混凝土柱式墩，按照抗震计算结果配置箱梁、墩柱、承台和桩基构造主筋及箍筋，加密塑性铰区域箍筋，设置抗震弯钩。

3.2 高架建设规模

西固煤场高架是一座全封闭式高架快速道路，由一座高架桥和一条地面辅道组成，高架范围东起南山路里程k32+680处与南山快速路主线相接，西至k34+308与西柳沟立交主线桥相连，高架主线由16联桥梁构成，高架桥梁长1 628 m，桥梁面积31 746 m2；桥下为地面辅道，相应的辅道里程桩号为：7+187～8+819.16，辅道长度为1 632.16 m。

3.3 高架总体设计方案

西固煤场高架总体方案为双向分幅式全封闭高架桥。将南山路主线东西向车流通过全封闭高架桥与西柳沟立交主线相连,跨越沿线两条沟道和规划道路交叉口范围，实现主要方向车辆快速通过，减少对南侧山体的开挖；同时为南山路跨越兰新铁路争取净空高度创造条件。对于南山路沿线单位和居民的正常出行需求，则由地面辅道来解决。高架桥为机动车专用道，地面辅道为机非混行。各种管线统一设在地面辅道上。

3.4 平面、纵断面、横断面设计

西固煤场高架位于南山路k32+680～k34+308里程桩号，东与南山路主线相连，西与西柳沟立交相连接，高架范围共长1 628 m，由16联桥梁组成，高架中线与南山路中线一致，设有2处平曲线，半径分别为600m和1 300 m。高架段地面辅道里程桩号为7+187～8+819.16，其中：7+187～7+500和8+320～8+819.16段布置在高架桥北侧；7+500～8+320段由于受地形限制，辅道布置在高架桥下。车行道位于两个桥墩之间，桥墩位置布置在绿化分隔带内，北侧绿化分隔带外面为人行道，这样就最大限度地利用了桥下空间。辅道设有6处平曲线，最大半径为2 300 m，最小半径为300 m。

高架桥通行东西向直行车流，地面辅道通行相交道路、周边街坊和单位的车辆。高架桥下空间除K33+000～K33+820段设置地面辅道外，其余地段均为绿化带。高架桥的最大纵坡为1.5%，最小纵坡为0.3%；地面辅道最大纵坡为4.5%，最小纵坡为0.3%。高架桥共设16联，均由钢筋混凝土连续箱梁组成。高架桥标准断面宽度为19.5m，由宽度相同、上下分离的两幅独立桥梁组成，两幅桥梁间设置0.5 m宽的间距，左右两幅桥的桥面宽度均为9.5 m，中间为8.5 m宽的机动车道，两侧为0.5 m防撞护栏，行车道按照单向2车道设计。由于高架桥路段道路红线宽度小，除高架桥双向4车道外，在高架桥下设置地面辅道，利用两个桥墩间的位置布置7 m车行道用于通行机动车和和非机动车，桥墩位置为3 m宽绿化带，1.5 m人行道设置在北侧。该桥位于半径为600 m的平曲线段,桥面设3%的超高横坡,即左右幅分别设置超高，左幅在K32+922～K32+988段，桥面横坡由向左1.5%坡度转为向右3%的坡度，在K32+988～K33+142段保持向右3%的坡度，在K33+142～K33+208段由向右3%的坡度转为向左1.5%的坡度；右幅在K32+966～K32+988段由向右1.5%的坡度转为向右3%的坡度，在K32+988～K33+142段保持向右3%的坡度，在K33+142～K33+164段由向右3%的坡度转为向右1.5%的坡度,其他路段均与高架横断面相同即为左幅向左1.5%的坡度,右幅向右1.5%的坡度,变坡控制点在桥墩处，每一跨(22 m)仅调整1.5%的坡度,从而保证交通安全。

地面辅道桥下断面为：3.25 m(绿化带)+6.5 m(机非混行车道)+3.25 m(绿化带)+1.5 m(人行道)=14.5 m。

地面辅道桥外侧断面为：3 m(绿化带)+7 m(机非混行车道)+3 m(绿化带)+1.5 m(人行道)=14.5 m。

图1为桥墩断面布置图。

图1 桥墩断面布置图

3.5 上部结构设计

高架桥受道路两侧建筑物和原有道路影响，大多数路段均位于平曲线上，兼顾桥梁下部和地面辅道设计。高架桥上部结构采用单跨22 m钢筋混凝土箱型梁，大部分为5孔为一联，全桥共设16联,其中第四、第五、第六联位于半径R为600 m的曲线段上，跨径组成为3×22 m，其他联跨径组成均为5×22 m。高架桥全宽19.5 m，为两个分离的单箱单室箱梁,单幅桥箱梁宽9.5 m，每一片梁高均为170 cm，跨中顶板厚22 cm，底板厚20 cm，腹板厚为40 cm，墩顶处顶板厚22 cm，底板厚40 cm，腹板厚为60 cm。箱梁上缘设单向1.5%～3%的横坡，下缘设为平坡，两侧防撞栏均为50 cm宽。箱梁采用C50混凝土现浇，桥面铺装采用现浇8 cm厚C40水泥混凝土调平层，其上喷涂聚合物改性沥青防水层,厚度为1 mm，再在其上铺装8 cm中粒式沥青混凝土。在每个桥墩处箱梁梁底设置一个抗震限位挡块,抗震挡块在靠支座一侧用环氧树脂贴粘氯丁橡胶减震板,通过橡胶板减震。

3.6 下部结构设计

下部结构桥墩采用钢筋混凝土花瓶墩、桩基础，桥墩最高为13 m，最低为6 m，墩柱采用矩形截面,桥墩棱角处设置半径为15 cm的圆角,中墩顺桥向为1.3 m，横桥向为2.4 m，边墩顺桥向为1.3 m，横桥向为2.4 m。墩柱与桩以承台相接，承台厚2.5 m，桩长15～36 m，桩径1.5 m。桥台采用薄壁式桥台，高4 m，承台厚2 m，承台下设四根桩，桩长18 m，桩径1.2 m。桥台后设8.5×8 m的台后搭板。