荆门市金象立交改造工程上跨桥梁与箱式通道桥台组合方案设计

孙 林，张文锋，严明星

（1.重庆市市政设计研究院有限公司，重庆市400020；2.武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉430023）

0 引 言

随着我国城市化进程的加快，原有城市道路基础设施越来越不能满足城市发展的需要。为了满足新规划道路的功能，城市中旧的道路及立交桥梁将会面临改造，受既有边界条件的影响，拟定合理的改造方案是关键所在。现结合荆门市金虾路跨象山大道桥梁工程（金象立交桥）改造这一典型工程的方案设计进行论述[1-9]。

1 工程概况

1.1 总体概况

荆门市金虾路北起葛洲坝厂区，南至中天街，全长2.58 km，是中心城区进出街坊、居住区和承担短距离交通的城市支路。既有金象立交桥位于金虾路北端，上跨象山大道，于1996年建成使用，是葛洲坝水泥厂老居住区出行的一条主要通道（见图1）。

图1 项目位置示意图

依据规划，象山大道在该节点布置双舱室综合管廊，并拓宽机动车道，既有象山大道跨线桥（金象立交桥）桥墩占据道路断面，不能满足双向6车道通行需求，并且干扰各类管线、综合管廊布置。

既有金象立交桥位于象山大道北段与金虾路相交处（见图2），上跨既有象山大道，与其斜交约55°，桥梁跨径布置为（10+20+10）m三孔斜交预制钢筋混凝土T梁结构，桥面宽度为（9+2×1.5）m，桥梁设计荷载为汽-20级。

图2 既有金象立交桥之实景

2 改造方案设计

2.1 横断面设计

金虾路断面设计考虑两种方案，如图3、图4所示。表1为其横断面方案比选表。

表1 横断面方案比选表

图3 方案一：14 m标准横断面图（单位：m）

图4 方案二：20 m标准横断面图（单位：m）

考虑到未来金虾路向北延伸至长宁新城片区，建议桥梁设计预留远期交通量增长需求，推荐方案二。

2.2 纵断面方案

象山大道机动车道拓宽为双向6车道后，为满足其净空要求，需抬高金象立交桥梁南侧高程，以利于周边地块衔接。图5为其桥位平面图。

图5 桥位平面图（单位：m）

纵断面方案关键点如下：

（1）金象立交桥桥梁设计纵坡3.1%；

（2）象山大道满足主干路机动车道4.5 m净空要求；

（3）道路改造范围约130.4 m；

（4）K0+120~K0+160范围内设计高程需抬高0.3~0.7 m。

2.3 桥型立面方案比选

2.3.1 象山大道标准断面简介

按规划，象山大道新建标准断面如图6所示。断面宽度为：8.5 m（人行道）+1.5 m（侧分带）+4.5 m（非机动车道）+21 m（双向6车道）+4.5 m（非机动车道）+1.5 m（侧分带）+8.5 m（人行道）=50 m。

图6 象山大道新建标准断面图（单位：m）

既有象山大桥断面如图7所示，断面布置为：0.75 m（人行道）+5.5 m（辅道）+2.5 m（侧分带）+14 m（双向4车道）+2.5 m（侧分带）+5.5 m（辅道）+0.75 m（人行道）=31.5 m。

图7 既有象山大道断面图（单位：m）

由图6可知，象山大道在既有金象立交桥该节点布置双舱室综合管廊，并拓宽机动车道，既有金象立交桥墩（台）占据新规划道路断面，因此需拆除老桥进行重建。

2.3.2 桥梁整体方案比选

根据象山大道规划断面，桥梁整体方案按照9 m+32 m+9 m布跨设计。考虑如下六个方案：

方案一：9 m+32 m+9 m预应力混凝土连续箱梁桥；

方案二：9 m混凝土简支梁桥+32 m预应力混凝土简支箱梁桥+9 m混凝土简支梁桥；

方案三：9 m混凝土简支梁桥+32 m钢箱梁桥+9 m混凝土简支梁桥；

方案四：10.8 m箱式通道桥台+32.5 m预应力混凝土简支箱梁桥+10.8 m箱式通道桥台；

方案五：10.8 m箱式通道桥台+32.5 m小箱梁+10.8 m箱式通道桥台；

方案六：10.8 m箱式通道桥台+32.5 m钢箱梁+10.8 m箱式通道桥台。

根据金象立交纵断面，方案一预应力混凝土连续梁桥方案边中跨比不合理，故不推荐；方案二和方案三左右两个边跨简支梁与中跨简支梁梁高差异较大，景观效果差。同时前三个方案均会涉及两个方面的问题：（1）桥头衔接高桥台，拓宽既有场地新建高桥台基础施工开挖对周边建筑影响较大；（2）涉及拆迁，造价增高。因此排除前三个方案，对后三个方案继续进行比选。

针对后三个方案，桥梁纵向采用“箱式通道兼桥台功能”方案，相比前三个方案，能与象山大道规划断面较好契合，降低改造结构长度规模并兼顾高坡挡土要求，同时又利于分散的管线的布置和综合管廊的布置。

方案四预应力箱梁需要现场搭支架施工，中断交通的时间长，同时梁高较高，使得桥下净空富裕度降低。方案五采用工厂预制，现场吊装，对道路交通影响小，但小箱梁的整体景观不如预应力箱梁和钢箱梁。方案六钢箱梁方案采用工厂预制，现场焊接拼装施工，中断交通时间短。因此，综合考虑施工周期和景观效果，采用方案六（见图8）。

图8 方案六桥型布置图（单位：m）

改造桥梁结构路线中点桩号为：K0+100.172（与象山大道交叉桩号为：K1+673.657），桥梁路线起点桩号为：K0+069.125，路线终点K0+131.220，桥梁范围长度62.095 m；桥面宽度为14.5+2×2.75=20（m），双向四车道，两侧分别布置人行道。

3 推荐方案结构设计简介

3.1 桥梁结构设计

桥梁结构方案上部结构为单跨39.11 m等截面斜腹板简支钢箱梁，斜交角度56.2°，顶板宽20.0 m，箱底宽14.278 m，两侧悬臂长度为2.528 m，其横截面采用整幅单箱三室箱梁结构，梁高1.6 m。梁顶设8 cm厚C50钢纤维混凝土现浇层，其上沥青铺装层布置形式与道路结构层保持一致。钢箱梁采用工厂制作，现场焊接拼装。

3.2 箱式通道设计

在桥梁两侧均设箱式通道，在通道顶靠近主梁端设置桥台背墙，在通道顶两侧设置侧向挡土墙。其中，在葛洲坝家属区方向箱式通道高8.7 m，在中天街方向箱式通道高9.85 m。两侧箱式通道均斜向布置，与象山大道设计线相交56.2°。通道纵桥向长为11.444 m，横桥向长为24.068 m，通道位于直线上。

箱式通道所在地段为挖方段，大部分地质为岩层，地基承载力较强，采用闭合式矩形框架结构形式。闭合式框架结构顶板和侧墙厚度均为0.8 m，底板厚度为1.0 m。闭合式框架结构侧墙与顶板相交内侧设1.5 m×1 m的倒角，侧墙与底板相交内侧设0.5 m×0.5 m的倒角。箱式通道内地面以下敷设双舱室综合管廊及管线覆土及路面结构，地面以上为人行道，最不利净空高度不小于3.0 m。顶板及侧墙上设置CW2夹布橡胶防水层。

4 项目实施情况

象山大道改建的上跨金象立交桥于2016年年底竣工，竣工后的实景如图9所示。

图9 新建金象立交桥实景

从图9可以看出，新建金象立交桥整体景观效果好，功能达到预期效果。

5 结语

通过对荆门市金象立交改造工程改造方案设计进行深入的研究比选，采用箱式通道+钢箱梁方案是相对合理的方案。将箱涵作为桥台受力结构应用于市政工程中，综合功能强大：箱涵顶布置四车道的机动车道+两侧人行道，箱涵中布置人行道，接近底部布置双舱室综合管廊，充分发挥了箱涵立体功能的特点。该方案既能与象山大道道路断面较好契合，降低改造结构长度规模并兼顾高坡挡土要求；同时又利于分散管线的布置和综合管廊的布置；并且在施工周期、景观和造价上来看，该方案相比其余方案具有较大优势。