南京市临江路工程方案设计

张全阳，潘怡宏

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉 430010）

1 主要技术标准

临江路为规划的浦口中心区西南－东北向主轴(见图1)。该项设计的道路西南起城南河（桩号为K8+096.048），东北至兴浦路（桩号为 K15+800.304），道路全长 7.7 km，路幅宽 66 m，两侧各 10 m 绿化带。

图1 临江路地理位置图

（1）道路等级。根据交通量预测结果，考虑拟建道路在浦口新城的地位和作用，结合浦口区浦口新城规划要求，推荐该项目近期按城市Ⅰ级主干路修建，预留远期快速化改建条件。

（2）设计车速。根据道路等级，结合规范要求，考虑到远期快速化改造，推荐该项目设计车速主线取 60 km/h，辅道 40 km/h。考虑到远期快速化改造，设计中道路平面线形按 80 km/h 进行设计，纵断面除七里河大桥主线按 80 km/h 进行拉坡设计外，其余路段主线按 60 km/h 设计，辅道按 40 km/h进行拉坡设计。

（3）通行净空。机动车道不小于 5.0 m，非机动车道及人行道不小于 3.5 m，桥梁跨主干路、次干路净空不小于 5.0 m，桥梁跨支路净空不小于 4.5 m。

（4）荷载等级。桥梁设计荷载：为公-Ⅰ级；人群荷载按《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-1998）取用；路面结构计算荷载：BZZ-100 kN。

（5）地震基本烈度。地震基本烈度Ⅶ度，地震动峰值加速度为 0.1 g。

（6）桥梁结构设计基准期为 100 a。

（7）桥梁结构环境类别为Ⅰ级

2 道路标准横断面

2.1 标准段断面

断面布置（见图2）为：3.5 m 人行道+3.5 m非机动车道+1.75 m 分隔带+7.5 m 辅道+2.5 m侧分隔带+11.75 m 机动车道+5 m 中央分隔带+11.75 m 机动车道+2.5 m 侧分隔带+7.5 m 辅道+1.75 m 分隔带+3.5 m 非机动车道+3.5 m 人行道=66 m。

图2 临江路标准横断面图（单位：m）

2.2 特殊段断面

将推荐的 66 m 红线断面的侧分隔带取消，断面布置为：3.5 m 人行道+3.5 m 非机动车道+1.75 m分隔带+18.75 m 机动车道+5 m 中央分隔带+18.75 m 机动车道+1.75 m 分隔带+3.5 m 非机动车道+3.5 m 人行道=60 m（见图3）。

图3 特殊段（华康路-光明路）断面图（单位：m）

2.3 跨七里河落地断面

断面布置为：4 m 人行道（非机动车道）+6 m 辅道+0.5 m 安全距离+7.5 m 人行道（非机动车道）+15.5 m 机动车道+5 m 中央分隔带+15.5 m 机动车道+7.5 m 人行道（非机动车道）+0.5 m 安全距离+6 m 辅道+4 m 人行道（非机动车道）=72 m（见图4）。

图4 跨七里河段断面图（单位：m）

3 软基处理

3.1 沟塘分布

软基处理方法多种多样，在各种处理方法中，软弱土层的工程特性、分布范围及厚度通常是软基处理首先考虑的重要因素。根据国内外的工程经验，软基处理方法的选择一般按照不处理—>浅层处理方法—>排水预压方法—>桩基或轻质填料的顺序来考虑。不同的方法所解决的主要问题各异，但亦可针对某一地质状况采用几种方法达到综合处理效果。

道路沿线沟塘分面较广，从“沟塘分布图”（见图5）中可以看出，兴隆路至规划支路四、规划支路五至商务大街、规划支路七至商务东街分布有成片沟塘。

图5 沿线沟塘分布图

3.2 软基处理方案

3.2.1 排水固结堆载预压法

塑料排水板是一种复合型土工合成材料，它由塑料制成的排水芯带和外包的土工织物滤膜组成，将其打入地基之中，作为排水通道，可使软土地基加速排水固结。具有排水效率高、投资省、施工简单、速度快、对周边土层扰动较小等优点。在工期允许的情况下，排水固结堆载预压法是一种经济、安全和环保的软土地基加固方法。

3.2.2 水泥土搅拌桩

水泥土搅拌桩是用带有回转、翻松、喷粉与搅拌功能的机械，将软土地基局部范围的某一深度、某一直径内的软土用水泥浆喷射以改良、加固，形成加固土桩体。改良后的加固土桩体只考虑桩的置换作用，应力集中效应，进而减少总沉降，但不考虑加固土桩地基的排水固结速度和对地基的挤密作用。水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、饱和黏性土地基。

3.2.3 PTC 桩

在工厂里采用先张预应力成型工艺经过养护而制成的一种空心圆筒型混疑土预制构件，运输到施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入到地下，再在管桩顶部及桩间土上设置桩帽和褥垫层形成复合地基。桩体承载以端承力为主，一般桩长超过12 m 时，需要焊接。

3.2.4 现浇混凝土大直径管桩(PCC 桩)

现浇混凝土大直径管桩（简称 PCC 桩），采取振动沉管灌注桩的机械设备和成桩施工工艺形成混凝土大直径现浇管桩，再配合桩帽和褥垫层而形成复合地基。施工工艺简述如下：在设备底盘和龙门支架的支撑下，依靠上部振动头的振动力，将双层钢质套管组成的空腔结构及焊接成一体的下部活瓣桩靴沉入预定的设计深度，形成地基中空的环形域，在腔体内均匀灌注混凝土，之后边振动拔管边继续浇注混凝土，从而在内管中土体和外部土体之间形成了混凝土管桩。再在管桩顶部及桩间土上设置桩帽和褥垫层形成复合地基。

常用地基处理方案比较见表1所列。

4 路面结构

4.1 机动车道、辅道路面

路面结构各层由上至下依次为：

4 cm 改性沥青玛蹄脂碎石混合料面层（SMA-13）；

6 cm 中粒式改性沥青混凝土（AC-20C）；

8 cm 粗粒式沥青混凝土（AC-25C）；

0.6 cm 改性乳化沥青稀浆封层；

18 cm 5%水泥稳定碎石上基层；

17 cm 4%水泥稳定碎石下基层；

表1 常用地基处理方案比较表

20 cm 碎石土底基层。

4.2 非机动车道路面结构

路面结构各层由上至下依次为：

1.5 cm 彩色沥青混凝土磨耗层；

5 cm 细粒式沥青混凝土（AC-13C）；

20 cm 厚 5%水泥稳定碎石基层；

15 cm 碎石土底基层。

4.3 人行道路面结构

6 cm 透水砖；

3 cm 干硬性水泥砂浆垫层；

15 cm 4%大空隙水泥稳定碎石基层；

15 cm 碎石土底基层。

5 平面交叉口

道路沿线共有 26 个平面交叉口，与临江路主线相接的路口有：珠泉东路、总部大道、天浦路、七里河路、石佛路、中央大道、商务东街、吉庆路、珍珠南路、兴浦路等 10 个路口；与桥下辅道相接的丁字路口有：下河路、同心路、兴隆路、规划支路一、规划支路二等 5 个路口；与地面辅道相接的右进右出路口有：康华路、光明路、镇南河路、规划支路三、规划支路四、规划支路五、规划支路六、商务大街、规划支路七、规划支路八、规划支路九等 11个路口。图6为大型交叉效果图，图7为交叉口的不同处理方案图。

图6 大型交叉效果图

6 桥梁工程

6.1 桥梁概况

该工程范围内，跨越河道主要有镇北河、七里河、胜利河、中心景观水面、定向河、大兴十字河、北十字河（见图8）。 其中，七里河、定向河为现状河流。河道均无通航要求。重点桥梁为七里河桥梁，见图9所示。

图7 交叉口的不同处理方案图

图8 沿线河道位置图

图9 七里河断面图

6.2 七里河桥方案

6.2.1 拱形连续梁(见图10)

图10 拱形连续桥效果图

主梁采用 28 m+43 m+28 m 拱形连续斜梁，斜度为-18°。主梁宽 23.4 m，单箱四室，中墩根部梁高 5 m，边墩根部梁高 4.8 m，跨中梁高 1.5 m，梁底曲线为二次抛物线。箱梁顶板厚 0.25 m，底板由跨中的 0.25 m 二次抛物线渐变至根部的 0.70 m，腹板厚 0.50 m。

下部结构采用柱式墩，钻孔灌注桩基础，施工方法采用“支架现浇”。

6.2.2 分联布跨（见图11）

图11 桥梁分联布跨示意图

跨径布置为：（5× 32）+（30+35+35+32+24）+（28+43+28）+（24+34+34+35+30）+（3× 32）＝668（m），桥梁宽 48.5 m，分两幅布置（见图12）。

图12 主桥断面方案图（单位：cm）

桥梁宽 48.5 m，横向分两幅布置，桥梁断面布置为:3.0 m 人行道+3.5 m 非机动车道+1.0 m 机非分隔带+15.5 m 机动车道+2.5 m 中央分隔带+15.5 m 机动车道+1.0 m 机非分隔带+3.5 m 非机动车道+3.0 m 人行道=48.5 m

每幅箱梁宽 23.8 m，单箱四室。

6.3 七里河桥设计体会

6.3.1 景观桥梁设计原则

在实际设计过程中，因为业主的要求，需要桥梁达到某种景观效果，设计中应贯彻“桥梁的主体轮廓应由结构形成”，而不应留在后期装饰。

6.3.2 梁底曲线

设计中对变截面连续箱梁的几种常用曲线进行了比较：（1）二次抛物线；（2）异形二次抛物线；（3）椭圆，见图13 所示。二次抛物线变化比较平缓，混凝土用量大，椭圆和异形二次抛物线均具有中部平缓、根部变化较大的特点。设计的前期参考了南通长岸路十里坊大桥的结构尺寸，该桥跨径布置为 28.85 m+42.5 m+28.85 m，桥宽 37 m，底梁曲线为椭圆形。通过对椭圆进行几何分析可知：椭圆拱在梁的根部斜率成 90°，梁根部尺寸变化太过剧烈，对受力不利。综合考虑，梁底曲线采用异形二次抛物线。

图13 梁底曲线比较图

AutoCAD 中，spline 线实际上是非均匀有理 B样条曲线，常用的二次曲线如圆、椭圆、双曲线、抛物线等均能有 spline 精确表示。该工程采用的异形二次抛物线可采用三个控制点的二次样条曲线精确表示，给设计带来极大方便，见图14 所示。

6.3.3 拱形连续梁计算注意事项

6.3.3.1 力学模型

该桥桥面宽 23.8 m，同时又是斜桥（斜度为18°），理论上应采用梁格法建立空间模型得出的结论才比较可靠。在 MIDAS/CIVIL 中用梁格法中应注意以下事项：

图14 各种曲线比较图

（1）将多室箱梁分隔为梁格时，注意纵梁的中心和轴位置应尽量一致。

（2）每跨内的虚拟的横向联系梁数量不应过少(划分为 1.5 m 左右一个在精度上应能满足要求)。

（3）虚拟的横向联系梁之间尽量要设为铰接(可将纵梁之间的虚拟横梁分隔为两个单元，将其中一个释放梁端约束)。

（4）虚拟的横向联系梁的刚度可按一字或二字形矩形截面计算。

（5）虚拟的横向联系梁的重量应设为零(可在截面刚度调整系数中调整)。

（6）当虚拟的横向联系梁悬挑出边梁外时，应设置虚拟的边纵梁(为了准确地计算自振周期和分配荷载)，此时可将虚拟的边纵梁作为一个梁格进行划分。

（7）定义移动荷载的车道时，应尽量选择按“横向联系梁”方法分布移动荷载，此时应将所有的横向联系梁定义为一个结构组，并在定义车道时选择该结构组。

（8）MIDAS/CIVIL 自带的梁格法建模助手在等高度连续箱梁中计算中误差较小，在变高度连续箱梁中建议不要用程序自带的梁格法建模助手，需用梁格法进行计算的桥梁，最好先采用单梁模型进行计算，以便从总体上对结构受力进行把握。

该工程主要采用单梁模型进行计算，同时用节点弹性连接模拟支座反力。

6.3.3.2 参数取值

桥规中对采用“水泥混凝土（调平层）＋沥青混凝土”双层铺装的温度梯度取值没有具体明确，而温度梯度是一个可变作用，对预应力混凝土的计算结果有很大影响。理论上，水泥混凝土调平层对桥梁箱梁梁顶的温度场有影响，为了避免审查单位提出不同的看法，建议沥青混凝土铺装层用到 10 cm。

7 结语

临江路为南京市规划的浦口中心区西南－东北向主轴，该项目设计具有工期紧、地质条件复杂、桥梁设计景观要求高等重难点。结合施工图阶段设计体会，本文着眼介绍工程总体设计方案及重点桥型的设计要点。

[1] JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范 [S].

[2] CJJ37-2012，城市道路工程设计规范 [S].

[3] CJJ129-2009，城市快速路设计规程 [S].