山区城市立交桥梁设计分析

苏斌

摘 要：山区城市地形起伏大，立交布置紧凑，立交区桥梁结构受地形地物及桥下道路限制较多，需更多种类的桥梁结构以满足要求;根据既有桥梁结构形式，道路平曲线半径、桥梁跨径等合理选择桥梁结构形式;对于立交区异形钢结构、大纵坡桥梁结构应采取特殊设计，以保证结构安全和长期使用。

关键词：山区城市;立交桥梁;钢桥

中图分类号：U491 文献标识码：A

1 项目背景

山区城市具有地形起伏大，道路用地紧张的特点，常存在两路或多路交叉的情况，根据城市总体规划方案，一般需设置互通立交。考虑道路之间高差大，立交匝道布置等，大型立交一般需布置较多数量的桥梁结构。

贵阳市东二环道路改建工程起点设置航天路立交，为满足二环交通连续，节约用地，缩小立交规模，同时满足红线和建筑退让距离。形成了如下立交方案。

设计方案利用现状东北绕城高速作为主线，同时新建新都路（北二环）接入航天路北段形成主线交通，其它交通转向交通利用匝道衔接。东二环往航天路（南段）的交通转向可通过东二环往北二环的匝道SW、龙王路立交掉头、HWS匝道解决。

本文以航天路立交为例，对城市中重要的互通立交区桥梁选型分析、钢结构桥梁设计以及曲线、大纵坡桥梁设计进行分析，希望为类似的工程设计提供一定的借鉴。

2 立交区桥梁选型分析

该立交区地形以山岭重丘为主，地势起伏较大。针对沿线不同的现场情况，结合功能、经济性、景观、环保等要求，分别采用不同的结构形式与施工方案。

对于跨越现状道路且其相邻位置已有类似桥梁时，新建桥梁可选择与既有桥梁类似的结构形式，以保证结构形式的整齐统一。航天路立交ES匝道和WS匝道跨越现状航天路，与东二环主线跨越航天路桥梁相邻。考虑东二环主线桥梁采用20 m预制空心板梁结构，且主线桥有拼宽要求。同时考虑道路纵断面和桥下净空受限，主梁跨径不宜太大，梁高不能过高。为保证桥梁结构的标准化、系列化，ES匝道和WS匝道跨越航天路桥梁采用2跨20 m简支空心板梁结构。

对于小半径区域位置桥梁，根据道路平曲线半径和桥下地形地物的限制情况，应灵活选择桥梁结构形式和桥梁跨徑。对于航天路立交WN匝道平曲线半径为40 m，考虑其半径小于100 m，桥梁下部结构不受桥下道路和河流限制，因此WN匝道采用2×20 m+3×20 m钢筋混凝土现浇大箱梁，梁高1.6 m。对于HSS匝道，道路平面曲线半径为35 m，桥梁位于缓和曲线和圆曲线上;由于桥梁轴线与观溪河斜交，河道根据规划资料已有扩宽宽度（约31 m），同时桥梁应跨越桥下人行道，由以上限制条件确定桥梁跨径为47.0 m，确定桥梁结构为简支斜交钢箱梁桥，梁高2.5 m。

对于其余位置曲线半径较大，桥梁平面位于道路等宽度位置和变宽度位置的桥梁结构，当桥下不受现状道路限制，可采用30 m～35 m现浇预应力混凝土大箱梁，可采用满堂支架或支架贝雷片的现浇施工方法;对于桥下受道路平面和地形地物限制，跨径较大且桥梁结构形式受限时，根据桥梁位于直线段时，可以采用变高度预应力混凝土箱梁或变高度钢箱梁桥;跨径小于50 m时，也可采用等高度钢结构箱梁桥。

3 立交区钢结构桥梁设计

钢结构简支或连续箱梁桥，可适应较大跨径，其外观线形较好，适应各种断面要求。可工厂化分片预制，现场支架拼装。对于跨越现状道路的匝道及主线桥梁，采用钢结构可以有效减小现场支架体量和安装工期，对现有交通的影响较小。缺点是造价大，桥面铺装耐久性差，后期养护要求高。

航天路立交北二环主线左右幅桥，桥梁起点位置采用1×52 m简支斜交钢箱梁桥，梁高2.4 m，主梁宽度为16.5 m和16.0 m，单箱三室断面。桥梁布置主要考虑桥下净空限制，桥梁跨越东二环主线，中分带无立墩条件，因此采用52 m跨径，根据桥梁跨径和受力分析确定结构梁高为2.4 m。对于简支斜交钢箱梁桥，由于其自重轻，其锐角区域更易产生支座脱空。考虑以上因素，设置8 m支座间距，并考虑在锐角区箱室内部填充混凝土压重以平衡桥梁自重和活载引起的支座脱空病害。

航天路立交NE匝道，第二联桥梁布置受桥下匝道、主线及规划河流布置限制，采用52+40+70+40 m变高度钢箱梁桥，其中中支点梁高3.5 m，边支点和中跨跨中梁高2.5 m，梁高采用二次抛物线变化。考虑景观要求，箱梁断面采用具有力感的斜腹板形式，倾斜角度75°。

4 立交区大纵坡桥梁设计

航天路立交NE匝道，第三联桥梁布置为41.5+50+41.5 m等高度钢箱梁桥，梁高2.2 m，倾斜角度75°，桥梁宽度10 m。桥梁位于7.4%的纵坡上，未设置支座水平，梁底应设置楔形支座垫板，应满足支座垫板最小厚度要求以保证楔形垫板与主梁的焊接尺寸和受力要求。同时，考虑制作安装误差和桥梁结构受制动力。温度力的影响，桥梁纵向设置位移限位块，并在限位块与桥墩、桥台之间填充橡胶板。

航天路立交WN匝道，第二联桥梁布置为3×20 m等高度钢筋混凝土箱梁桥，梁高1.6 m。桥梁位于7.3%的纵坡上，平曲线半径40 m。按设计要求，桥梁支座水平设置。为保证由于安装误差和桥梁长期变形引起桥梁结构的纵向位移，采用将主梁与桥墩固接的构造形式，并同时在桥梁活动墩位置设置纵向限位块。

5 结论

本文结合贵阳市新东二环航天路立交项目，介绍了此次对于山区城市立交桥梁布置选型的设计原则及理念，并针对该立交区异形钢结构设计和大纵坡桥梁结构设计进行了相关分析。结论如下：

（1）山区城市立交区桥梁结构受地形起伏大，用地限制等，其桥梁布置应因地制宜，根据环境条件选择合理的结构形式，因此桥梁结构种类较多。

（2）对于山区立交区钢结构桥梁，其存在小半径、斜交、梁高受限等外部条件，应采取调整支座间距和位置、箱室压重等相关措施，进行安全合理的设计。

（3）山区立交区桥梁受道路高差和用地限制等，将涉及大纵坡桥梁结构的设计，设计者应采取合理的构造措施防止结构纵向移位等特殊构造。

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