国道104济南零点立交至燕山立交高架桥设计方案比选

论文导读：国道104济南零点立交至燕山立交高架桥是国道104穿越济南城区的过境路段。燕山立交顶升改造段170米。按一级公路标准进行设计。方案比选的过程即是对初步设计方案进行不断优化的过程。顶升，发表论文，国道104济南零点立交至燕山立交高架桥设计方案比选。
关键词：高架桥，设计，方案比选，顶升
 

一、 概述

国道104济南零点立交至燕山立交高架桥是国道104穿越济南城区的过境路段，同时也是济南市的市政道路，是规划的“三横五纵”双快体系（快速路、快速公交）的一纵，上部为城市快速路，下部地面道路为快速公交路（BRT系统）。

本项目路线全长8425米，全线为高架桥工程，其中新建桥梁约7699米，利用全福立交已建桥梁约394米，燕山立交顶升改造段170米。2009年第十一届全国运动会将在山东省省会济南召开，本项目的建设将为成功举办全运会提供强有力的交通支撑。

二、 主要技术标准

1、道路等级：

按一级公路标准进行设计，同时满足城市快速路标准。

2、设计速度：主线60公里/小时，匝道40公里/小时。

3、桥梁宽度：主线宽度25米，双向六车道；匝道宽度8米，单向单车道。

4、桥涵设计荷载：公路－I级。

5、抗震设防标准：地震基本烈度Ⅶ度，地震动峰值加速度0.10g。

三、设计原则

除遵循适用、安全、经济、美观等基本原则外，还必须满足以下要求：

1、由于工期较紧，所选用的结构形式应保证施工时能同时开辟多个工作面。

2、项目位于繁华市区，施工中不确定因素很多，所选用的结构形式不仅要能满足工期要求，而且当结构跨径需要改变时要比较容易。

3、桥梁设计要结合地面道路布置和交通规划，选择适宜的下部结构型式，给地面道路留出适宜的净高和净宽。

4、桥梁在跨越河流及相交路口时，应根据相关规划及实际情况，选用合理的跨径，尽量一跨跨越。发表论文，顶升。。

四、设计方案比选

1、结构体系比选

适合城市高架桥的桥梁结构型式可选择连续体系，也可以采用简支体系。连续体系可选择等高度或变高度连续梁，简支体系可以采用空心板、T梁、小箱梁等。

连续结构外观流畅，轻盈美观，行车条件好，施工受客观条件限制需调整桥跨布置时较容易，其缺点是造价稍高，施工周期较长。

简支结构具有可工厂化预制、质量容易保证、上部架设简单、工程造价低等优点，其主要缺点是结构整体性、耐久性差，景观效果较差，施工受限制时改变跨径较困难，行车舒适性较差，在城区内建设预制场地及运梁比较困难。

城市高架桥各种桥型经济、性能比较表

综合考虑适用、经济、美观、施工等因素最终采用连续梁结构。

2、基本跨径选择

根据城市高架桥建设经验，连续结构跨径在25～45m之间是较适宜、经济的。在城市中布置30m跨径连续梁不仅在外形上较美观、和谐，桥墩间距不显狭小，而且30m跨径布置灵活，在城市高架中较适用。45m跨径与30m跨径相比可有效缩短工期，但是造价稍高，需要桥梁建筑高度较大。

本项目最终采用30m作为基本跨径，在跨越河流、路口、铁路等关键节点时，再根据实际情况调整跨径布置。

3、上部结构断面比选

上部结构断面从众多方案中筛选出三个箱形截面，方案Ⅰ采用单箱三室截面，方案Ⅱ采用单箱五室鱼腹式截面，方案Ⅲ采用单箱三室大悬臂截面。

相比而言，方案Ⅰ截面腹板数目较少，施工简便，且外形美观大方，是国内高架工程中普遍采用的截面形式。方案Ⅱ美观效果较好，但是材料用量较多，腹板数目多，施工较复杂。方案Ⅲ外形效果较好，但是结构横向受力较为复杂，斜腹板施工质量不易保证，施工工艺尚不够成熟。经综合比较，最终采用方案Ⅲ。

4、下部结构选型

本项目穿越城区繁华地段，根据规划，桥梁下方将建设BRT快速公交系统，根据地面道路的规划，墩柱外缘之间距离控制为6米。

在上图所示的桥墩类型中，方案Ⅰ立柱上部为弧形，整体为大“Y”形，立柱间以系梁连接，增强了稳定感，但是系梁要施加较大的预应力，整个体系受力及施工均较为复杂。方案Ⅱ为薄壁式墩，结构整体受力，但中间为实体，顺桥向不通透，不满足BRT系统车站区桥墩之间行人穿行的需要，材料用量较多，造价较高。方案Ⅲ为双柱式结构，外形简洁明快，受力明确，施工简单，造价较低。综合考虑结构受力、景观、经济等因素，最终采用方案Ⅲ。

5、跨铁路段设计方案比选

本项目地面道路与高架桥分别下穿和上跨胶济铁路及客运专线。客运专线与老铁路线间距约24米，在项目位置比老铁路线高出约11米。在跨越胶济铁路及客运专线时，其墩柱布置必须考虑地面道路的通行要求，同时桥梁结构的选型应满足施工时尽量不影响铁路的正常通行。

设计中提出了两种方案，即现浇连续梁方案和简支转连续小箱梁方案。

现浇连续梁方案采用满堂支架法施工，施工期间对铁路通行影响较大；同时为满足施工期间地面道路通行需要，需搭设临时通道，支架高度高，用量大，占用时间长；在靠近铁路的一联箱梁施工时，由于支架距离铁路高压线较近，存在一定安全隐患；造价较高。

小箱梁方案采用预制装配法施工，施工期间对铁路通行影响较小；架设时地面道路可以半幅通行；上部主梁预制可以和下部结构施工同步进行，安装及现浇湿接头时间较短；仅在施工桥墩横梁时需用支架，支架用量少，占用时间短；造价较低。其缺点是外形与总体不协调，景观效果略差。

综合考虑，最终确定采用小箱梁方案。发表论文，顶升。。

6、燕山立交改造段方案比选

新建高架桥与燕山立交对接时，由于原桥桥面标高较低，必须抬高桥面，需要对燕山立交三联（双幅六联）箱梁进行抬升或拆除重建，即DH11联、DH12联和DH13联，其中DH11联为2×25米预应力混凝土连续板，DHL12联、DHL13联为3×20米普通钢筋混凝土连续板。DHL13联、DHL12联位于变宽段上，桥梁总宽度从26米直线变化到47米，DHL11联全宽47米。

若将原桥拆除重建，其总造价包括拆除费用和重建费用，不仅造价较高，而且由于燕山立交建成通车不足五年，拆除重建将造成不良的社会影响，因此确定对该段桥梁进行抬升改造。发表论文，顶升。。设计中对燕山立交的抬升改造提出了两个方案，即提升方案和顶升方案。提升方案可以连续作业，施工时不占用桥下空间，桥墩截断及接高施工方便，缺点是施工费用相对较高。顶升方案支架布置简单，施工费用相对较低，缺点是占用桥下空间，影响桥墩凿除及接高。综合考虑，最终确定采用顶升方案。

五、结语

城市高架桥设计需要考虑的因素非常多，方案比选的过程即是对初步设计方案进行不断优化的过程，也是适用、安全、经济、美观等设计基本原则得到贯彻和落实的过程。本工程在紧张的设计过程中，进行了多角度的方案比选，全面贯彻了精细化设计理念，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献
1公路工程技术标准.（JTGB01-2003）.人民交通出版社，2004
2公路桥涵设计通用规范.（JTGD60-2004）.人民交通出版社，2004
3公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.（JTGD62-2004）.人民交通出版社，2004