长沙市万家丽路快速化改造工程桥梁设计

陈 峭

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

1 工程概况

万家丽路是长沙重要的一条城市快速路，本次设计北起福元路，南至何晏路，路线全长约7.4 km，沿线自北至南依次经过14个重要相交路口，现状万家丽路双向六车道。

现状万家丽路已无法满足交通需求，本次桥梁工程主要改造内容如下：主路全线高架，双向六车道，高架主路和地面辅路通过设置平行式匝道桥梁落地予以沟通，工程范围内设置4对平行式匝道及1座三一大道立交。

主路高架标准桥宽25 m，整幅高架桥设计，标准段跨径为30 m，采用预应力混凝土连续箱梁。平行匝道桥标准宽7.5 m及8 m，标准段跨径为30 m，采用预应力混凝土连续箱梁。三一大道立交共布置6条匝道，立交匝道桥标准宽度为8 m，标准段跨径采用19～25 m，采用钢筋混凝土连续箱梁。

2 主要技术标准及要求

主路高架按全封闭城市快速路标准设计，设计车速80 km/h，设计荷载城-A级，设计使用年限100 a；设计安全等级一级，结构重要性系数γ0＝1.1；地震基本烈度6度，设计基本地震动峰值加速度0.05 g，抗震设防类别为乙类，抗震设防措施等级7级；耐久性设计环境类别I类[1-2]。

施工期间要求现状地面交通不能中断。

3 桥梁工程总体设计

3.1 主要控制因素

（1）相交路口

桥梁建设范围内有14条重要的相交路口，其中有1条道路为规划快速路，有4条道路为城市主干路。

（2）路中线地面下排水管、排水箱涵

沿万家丽路中线地面下全线埋设有排水管，局部为排水箱涵，桥梁下部结构布置时尽可能避开路中线大型排水管（箱涵）。

（3）地铁

与本工程全线共线的有地铁5号线，其中位于荷宴路万家丽广场处的换乘站已建成。桥梁跨径与桥墩位置必须避开已经建成的万家丽广场站，且应避开5号线及相关线路站点和区间线位。桥梁桩基布置受限时须满足距地铁盾构净距不小于1.5 m，有条件时尽可能远离地铁。地铁距桥梁桩基距离较时，在满足承载力时，桩底标高需在地铁底部一定距离。

3.2 桥梁跨径的选择

（1）主路及平行匝道标准段跨径选择

主路高架桥梁除立交区外均为一层高架，距离地面高度约8 m，高度较适中。桥面为6车道，标准宽度25 m，匝道出入口处桥面展宽。高架布跨主要以30 m标准跨度为主，综合考虑立交设置、匝道布置、路口位置等的影响，部分路段（非路口段）采用27～40 m跨径进行调整。

（2）主路及平行匝道跨路口段跨径选择

a.跨越快速路——三一大道横向跨线桥：现状三一大道横向跨线桥总宽36 m，结合地面辅路布置以及避开老桥结构，该处跨径选定为52 m。

b.跨越主干路——福元路、匍园路、晚报大道、远大路交叉路口，从交通功能来看，路中心不宜设墩，跨径结合路口交通组织确定为60 m。

c.跨越其余交叉路口，为满足车辆通行、人行过街等路口交通组织需要，结合路口规划红线宽度，跨路口跨径，主跨采用40 m、45 m、50 m。

（3）避开地铁站、横穿排水管、排水箱涵等地下构造物

有已建地铁站，存在较大尺寸或较多的横穿排水管、排水箱涵的，为尽量避免管线的改造，跨径适当拉大，采用45 m、50 m。

（4）立交区跨径选择

三一大道立交中部分匝道半径较小，且需跨越地面道路和下层匝道，为减小匝道桥扭转效应，小半径匝道标准跨径选择在19～25 m间；跨越地面道路和下层匝道处根据地面交通组织和下层匝道宽度等确定其跨径，跨径选择30～40 m间；近似直线的匝道桥跨径选择在30 m左右。

3.3 桥梁结构选型

万家丽路是长沙重要通道，线路穿越区域现状主要为住宅、商业、绿地公园等，对高架桥景观有较高要求，考虑整体美观性、施工难易程度、工程建设的紧迫性和对周围居民出行的影响，采用以下形式。

3.3.1 高架桥梁主路及平行匝道结构型式的选择

（1）标准段：上部采用能适应各种平面线形和桥宽变化，跨越能力大的现浇等高“飞雁形”斜腹板预应力混凝土连续箱梁，

（2）跨交通量一般或采取措施可维持正常交通的路口，采用现浇等高或变高“飞雁形”斜腹板预应力混凝土连续箱梁。

（3）跨交通繁忙的路口及现状桥梁段：采用对地面交通影响小，施工周期短可少支架或无支架施工的钢－混凝土组合梁。

整体式断面箱梁较宽，上下呼应，下部采用双柱花瓶式桥墩，流线形的桥墩顶部线条与上部箱梁自然顺畅过渡。

3.3.2 立交匝道结构型式的选择

三一大道立交匝道标准桥宽8 m，小半径匝道展宽至9.1 m。匝道桥梁分为三种类型：

（1）小半径曲线标准段：平曲线半径小，跨径不超过25 m，为使结构受力明确，减小扭转效应，采用钢筋混凝土连续箱梁。

（2）小半径曲线跨越下层桥梁和地铁段：平曲线半径小，下层有地面道路、桥梁、地铁时，跨径超过了25 m，综合考虑曲线桥梁的受力，减小施工对地面交通和下层跨线桥的影响，减小施工难度等因素，采用连续钢箱梁结构。

（3）大半径及近似直线段：曲线半径较大或基本为直线，结构的扭转效应小，采用与主路结构类型相同的预应力混凝土连续箱梁。

匝道宽度较小，上下呼应，采用独柱式花瓶形桥墩，考虑到景观效果和放置支座的需要，顶部扩大成花瓶式。

4 桥梁结构设计

4.1 上部结构设计

（1）主路标准段：等高现浇预应力混凝土连续梁。

主梁采用单箱4室箱型断面，梁高2 m，顶宽24.8 m，底宽16.6 m；顶板厚220 mm，底板厚220～400 mm，腹板厚400～600 mm。外腹板与顶板间采用半径3.5 m圆弧过渡，外腹板与底板间设置半径0.6 m的圆弧倒角。端横梁、中横梁厚度分别为1.2 m、2.4 m。箱内布置纵向预应力钢束，横梁内布置横向预应力钢束，见图1。

图1 主路标准段1/2跨中断面、1/2支点断面（单位：mm）

（2）主路跨路口段：上部结构型式分四种：跨径不大于45 m以下采用等高预应力混凝土连续箱梁；跨径大于45 m以上采用变高预应力混凝土连续箱梁：跨三一大道采用（38+52+42）m连续钢-混凝土组合箱梁；跨晚报大道、远大路采用60 m简支钢-混凝土组合箱梁。

a.等高现浇预应力混凝土连续梁。主跨跨径40 m、45 m，构造与标准跨径类似，梁高及腹板厚度相应增加，40 m跨梁高2.3 m，45 m跨梁高2.5 m。

b.变高预应力混凝土连续箱梁。跨径组合有三种，（35+50+35）m、（45+60+45）m及(45+65+45)m。在此以标准桥宽B=25.0 m（35+50+35）m变高度预应力混凝土连续梁为例进行说明，其余跨径与其类同。

箱梁横断面采用单箱4室截面形式，梁底中墩到跨中20 m范围内按二次抛物线变化，箱梁高度有3 m变化到2 m。箱梁顶宽24.8 m，底宽为16.6～14.988 m，顶板厚 0.22 m,底板厚为 0.22～0.50 m，腹板厚度为0.55～0.75 m，端横梁、中横梁厚度分别为1.6 m、2.8 m，见图2。

图2 主路跨路口段连续箱梁1/2跨中断面、1/2支点断面（单位：mm）

c.钢-混凝土组合梁。简支钢-混凝土组合梁跨径为50 m和60 m，50 m跨梁总高2.7 m，其中钢梁高2.48 m，混凝土顶板厚0.22 m。60 m跨梁高3 m，其中钢梁高2.75 mm混凝土顶板厚0.25 m。箱内设五道腹板，顶板、底板和腹板采用板式加劲肋。钢-混凝土组合梁设通长布置的钢顶板，钢梁架设焊接成整体后混凝土桥面板可直接在钢顶板上现浇，不需底模及支架，对地面交通影响小，见图3。

图3 60 m跨1/2跨中断面、1/2支点断面（单位：mm）

主路跨越三一大道处采用（38+52+42）m连续钢-混凝土箱梁，梁高3.0 m，构造与以上简支钢-混凝土箱梁类似，腹板厚度等相应增加。

（3）平行匝道标准段：等高现浇预应力混凝土连续梁。

标准段跨径为30 m，3～4跨一联，桥宽7.5 m和8 m。采用飞雁形预应力混凝土等高连续梁，梁高2 m。主梁采用单箱单室箱型断面，梁高2 m，顶宽 7.3（7.8）m，底宽 3.2 m；顶板厚 220 mm，底板厚220～400 mm，腹板厚400～600 mm。外腹板与顶板间采用半径1.5 m圆弧过渡，外腹板与底板间设置半径0.3 m的圆弧倒角。端横梁、中横梁厚度分别为1 m、2 m。箱内布置纵向预应力钢束，见图4。

图4 平行匝道标准段1/2跨中断面、1/2支点断面（单位：mm）

（4）立交匝道标准段：三一大道立交匝道结构型式分为三种类型：处于小半径曲线段，跨径19～25 m，采用钢筋混凝土连续箱梁；近似直线段，标准跨径30 m，采用预应力混凝土等高连续箱梁；跨路口及小半径大跨段，跨径25～43 m，采用钢箱连续梁。

a.钢筋混凝土连续箱梁。立交匝道小半径曲线段采用钢筋混凝土箱梁，孔跨布置有2跨、3跨、4跨一联三种，单跨跨径19～25 m。在此以等宽B=9.1 m为例进行说明。箱梁横断面采用单箱单室截面形式，箱梁顶宽8.9 m，底宽4.45 m，梁高1.7 m，顶板厚0.22 m，底板厚为0.2～0.40 m，腹板厚度为0.4 m～0.6 m，端横梁、中横梁厚度分别为1 m、1.8 m，见图5。

图5 立交匝道标准段连续箱梁1/2跨中断面、1/2支点断面（单位：mm）

b.等高现浇预应力混凝土连续梁。近似直线段采用，标准跨径30 m，构造及设计与平行匝道标准段基本相同。

c.钢箱连续梁。跨路口及小半径大跨段采用，跨径25～43 m，梁高2.0 m，跨中截面顶板板厚14 mm，底板板厚16 mm，腹板板厚12 mm；支点截面板厚均为16 mm，见图6。

图6 箱梁连续梁1/2跨中断面、1/2支点断面（单位：mm）

4.2 下部结构设计

（1）主路标准段：双柱H型花瓶墩。

下部结构采用双柱H型花瓶墩，为避开路中主排水管（箱涵），立柱间距适当拉开，路中为排水管时，路中分隔带宽10 m，立柱外边间距9.5 m，单个立柱柱底尺寸1.7 m×1.8 m。中墩顶立柱尺寸为2.2 m×1.8 m，边墩顶立柱尺寸为2.2 m×2.6 m。每个立柱下均设独立承台，单个承台平面尺寸为3.2 m×3.2 m，厚2.5 m。根据地质资料，分为摩擦桩和端承-摩擦桩，单个立柱下布置1根Φ2.5 m钻孔灌注桩基础，摩擦桩桩基持力层为<6-2-1>全风化砾岩、<8-1>全风化板岩，平均桩长约32 m，端承-摩擦桩桩基持力层为<6-1-3>中风化泥质粉砂岩、<6-2-3>中风化砾岩、<5-1-3>中风化砾岩，平均桩长约25 m，见图7。

（2）主路跨路口段：跨路口段下部结构与标准段下部结构类型一致，根据计算结果增加立柱尺寸，增加桩基根数。

（3）平行匝道标准段：单柱花瓶墩。

采用单柱花瓶墩，立柱柱底尺寸1.5 m×2.0 m，中墩柱顶尺寸为1.5 m×3.2 m，边墩柱顶尺寸为2.2 m×3.2 m。柱下接整体承台及桩基础，桩基础采用2Φ1.2 m钻孔灌注桩，桩基持力层、桩长等同相邻主路标准段，见图8。

（4）立交匝道标准段：标准段下部结构与平行匝道下部结构构造和设计基本相同，小半径曲线段考虑了设置支座偏心以减小反力的不均衡。

图7 主线立面、中墩侧面、边墩侧面（单位：mm）

图8 匝道立面、中墩侧面、边墩侧面（单位：mm）

5 施工方法及步骤

（1）混凝土箱梁

一般路段采用满堂支架现浇施工，利用现状地面道路，可节省地基处理费用；跨路口段采用少支架、下导梁现浇施工，不断地面交通。具体施工顺序：基础钻孔桩施工；→浇注承台、立柱；→局部地基硬化处理，地面交通组织；→搭支架；→由跨中向两侧支点扩展浇注混凝土；→张拉预应力；→拆除支架；→施工桥面系，施工地面道路。

（2）钢-混凝土组合梁

跨径较大，在不断交通的前提下，设置临时墩架设，分段吊装，焊接成整体，桥面板在钢梁顶板上现浇。具体施工顺序：基础钻孔桩施工；→浇注承台、立柱；→地面交通组织，搭设临时墩；→分段安装，焊接成整体；→拆除临时墩；→浇注桥面板混凝土；→施工桥面系，施工地面道路。

6 结语

万家丽路快速化改造工程是长沙市重点重大工程项目。工期短，施工图设计2个月，工程目前在建，主线下部结构基本已建成。

跨交叉口处，路中心不设桥墩，全部采用一跨过横向道路，梁底采用三次抛物线型，具有结构高度小、外形美观、地面通透无视距影响等突出优点。

经济指标较低，设计变更少，施工速度快，获得业主和当地媒体及居民的好评，将是长沙市政道路建设发展的一条标志性道路。

[1]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,1988.

[2]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2012.