重慶菜園壩長(zhǎng)江大橋工程總體設(shè)計(jì)

重慶菜園壩長(zhǎng)江大橋工程總體設(shè)計(jì)

重慶銀園水庫(kù)大橋工程是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的重慶總體規(guī)劃中設(shè)計(jì)的一座特別的城市橋梁。這是重慶“半小時(shí)城市”的主要建設(shè)項(xiàng)目。工程地處重慶市主城區(qū)中心地帶,北接渝中區(qū)兩路口中山三路和重慶火車(chē)站廣場(chǎng)前的菜園壩各條道路,南接南岸區(qū)蘇家壩的海銅路,并通過(guò)引道、隧道連接南岸腹心高新區(qū)大石路立交。大橋工程由主橋、南北引橋、菜園壩立交、蘇家壩立交、南城隧道等幾部分組成,路線全長(zhǎng)4000m,大橋總投資約20億元人民幣。立交工程包括:菜園壩立交和蘇家壩立交2個(gè)立交工程。菜園壩立交工程位于重慶渝中區(qū)菜園壩地區(qū),是連接菜袁路、南區(qū)路、北濱路、八一隧道及新建的菜園壩大橋的交通樞紐;蘇家壩立交位于重慶市南岸區(qū)銅元局蘇家壩,主要連接南岸海銅路。1交付的主要技術(shù)1.1匝道最大縱坡匝道計(jì)算行車(chē)速度:40km/h平曲線半徑:最小半徑30m匝道最大縱坡:6.0%設(shè)計(jì)最小凈空:4.5m寬度:0.25m(路緣帶)+2×3.75m+0.25m(路緣帶)=8m1.2vii度設(shè)計(jì)高度設(shè)計(jì)車(chē)輛荷載:城-A級(jí)橋面寬度:0.25m(防撞欄)+0.5m(路緣帶)+2×3.75m+0.5m(路緣帶)+0.25m(防撞欄)=9m地震:基本烈度VI度設(shè)計(jì),按VII度設(shè)防設(shè)計(jì)溫度:20℃2平面方案2.1地下使用及與地下交通網(wǎng)絡(luò)的交通關(guān)系分析菜園壩立交位于菜園壩火車(chē)站與原立交橋相接,因此所處的位置非常狹窄,且建筑物、管線地下建筑眾多,而且交通繁忙,造成菜園壩立交布置相當(dāng)困難,主要表現(xiàn)在:(1)立交所處的地理位置狹窄。(2)現(xiàn)菜園壩地區(qū)為交通樞紐,交通量非常大,立交方案需要考慮施工時(shí)對(duì)現(xiàn)有交通的干擾。(3)重慶菜園壩火車(chē)站出口一帶,有已建成菜園壩立交,地下商城等建筑,該區(qū)是重慶市和渝中區(qū)人、物流的集散地。該區(qū)一帶的地下商層規(guī)模宏大,其走向、輪廓、梁柱分布都十分復(fù)雜,其已知洞室已達(dá)負(fù)3層以上,該段龐大的地下工程對(duì)匝道工程的工程影響十分深遠(yuǎn)。(4)地下管網(wǎng)形如蛛絲,立交區(qū)域除了常規(guī)的通訊、電力、雨水管、污水管外,還有直徑達(dá)數(shù)米的主城排水管、郵政通道等,有的排污管埋深達(dá)20多m。(5)建筑物眾多,控制著匝道橋的跨徑和梁高。鑒于本地區(qū)的特殊性,如何處理好建筑物、管線的關(guān)系,如何組織原有立交匝道和新建立交匝道的交通形成統(tǒng)一體,如何克服由于新建立交對(duì)現(xiàn)有交通的影響,如何處理建筑之間的景觀關(guān)系,以上4個(gè)方面是本項(xiàng)目的關(guān)鍵因素,我們先后做了3個(gè)方案。經(jīng)過(guò)優(yōu)化篩選選擇了圖1所示的方案,該方案為為全互通、半定向立交,不包括原有立交匝道以外,共新增加了10個(gè)匝道以滿足交通需要。該方案有以下特點(diǎn):(1)良好的交通功能。(2)保留了原有立交匝道。(3)盡量減少了房屋拆遷。(4)較好地處理了立交與火車(chē)站廣場(chǎng)、長(zhǎng)途汽車(chē)站外灘商城的關(guān)系,具有較好的景觀效果。(5)立交方案的施工與現(xiàn)有交通的干擾較小,可方便施工期的交通組織。2.2號(hào)線匝道方案比選蘇家壩立交位于重慶市南岸區(qū)銅元局蘇家壩。蘇家壩地區(qū)原屬重慶的工業(yè)區(qū),路網(wǎng)相對(duì)簡(jiǎn)單,主要有海銅路及其玫瑰山莊支路。蘇家壩立交的地理位置具有山地城市所獨(dú)有的典型特點(diǎn):其東側(cè)地勢(shì)較高,地面標(biāo)高在270m左右,兩側(cè)地勢(shì)較低,地面標(biāo)高在190m左右,在相距430m范圍內(nèi),東西兩側(cè)高差達(dá)80m。平面布置主要有以下難點(diǎn):(1)正線與海銅路高差達(dá)30多m,且海銅路縱坡達(dá)6%以上,較平的路段也達(dá)4%。由于正線下橋至南坪方向匝道下穿海銅路可能性太小,但若上跨海銅路,則匝道橋高達(dá)70m。(2)長(zhǎng)江電工廠集資房施工,對(duì)匝道橋的布置影響非常大。(3)輕軌3號(hào)線需在立交區(qū)域設(shè)置20×120m的?？空?對(duì)立交的布置影響較大。(4)立交東側(cè)地勢(shì)較高,挖方達(dá)20m,且該地區(qū)覆蓋土較厚,下挖后需要做好邊坡防護(hù)。(5)正線南引橋太短,匝道出入口不能伸入主橋,其活動(dòng)范圍太小,對(duì)匝道線形布置較大影響。如何在玫瑰山莊支路與長(zhǎng)江電工廠集資建房之間這有限的平面區(qū)間完成高差如此大的匝道設(shè)計(jì),同時(shí)處理好與軌道3號(hào)線的關(guān)系,是該立交的關(guān)鍵,我們先后做了7個(gè)方案。經(jīng)過(guò)優(yōu)化篩選選擇了圖2所示的方案。該方案為2層半定向立交(圖2),該方案的主要特點(diǎn)有:(1)避開(kāi)了長(zhǎng)江電工廠集資建房區(qū)。(2)匝道不跨越主線,確保主線景觀要求。(3)匝道選擇海銅路較低的路段上跨海銅路,降低了橋梁高度。(4)銅元局上橋方向匝道與南坪上橋方向匝道提前合并,雖增加了繞行距離,但減小了匝道長(zhǎng)度及下穿長(zhǎng)度,節(jié)約了投資,同時(shí),對(duì)軌道交通3號(hào)線設(shè)在該處的蘇家壩隧道口的影響更小(該隧道的施工晚于本立交)。(5)與軌道交通3號(hào)線的車(chē)站之間的相互影響較小。(6)匝道橋梁高度較方案2低。(7)下橋至銅元局和南坪方向的匝道采用雙層的形式,節(jié)省了部分工程數(shù)量,同時(shí)更有效地利用了平面的有限空間。3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)菜園壩立交中共設(shè)置了7個(gè)匝道橋,匝道橋總長(zhǎng)2007.9延米,2座人行天橋,新增1座人行通道,改建4處人行通道,2處現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物改造,15道擋墻。匝道橋跨徑由于受到地物的限制,橋梁橋墩盡量避開(kāi)地下管網(wǎng)和地下結(jié)構(gòu)物布置,整個(gè)立交的橋跨在25～40m之間,上部結(jié)構(gòu)采用等截面斜腹板箱梁,梁高1.5m,箱梁頂寬9m,底寬5m,腹板傾斜率2.3∶1,懸臂長(zhǎng)1.5m,箱梁頂板厚20cm,底板厚18cm,箱梁邊腹板厚40cm,中腹板厚35cm。在橋梁支點(diǎn)和端橫梁處分別設(shè)置150cm和90cm的橫梁。箱梁結(jié)構(gòu)采用逐跨搭架,逐跨張拉預(yù)應(yīng)力,分次落架形式施工,預(yù)應(yīng)力鋼材采用Φs15.24高強(qiáng)低松馳鋼絞線,其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為fpk=1860MPa,縱向鋼束采用Φs15.24-5、8、12、14、16、17、19、22型布置在腹板或底板中,采用錨具或聯(lián)接器錨固。菜園壩立交上部結(jié)構(gòu)均為采用預(yù)應(yīng)力混凝土,采用落地支架逐跨施工。匝道橋下部結(jié)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)狀分為2個(gè)區(qū)域,在原立交區(qū)域,為了與原立交的下部結(jié)構(gòu)形式一致,采用直徑150cm的圓柱墩在外灘外側(cè)區(qū)域,為了與主引橋形式的統(tǒng)一,采用花瓶式橋墩,橋墩的基礎(chǔ)均采用鉆孔或挖孔樁基礎(chǔ)。匝道橋斷面布置見(jiàn)圖3。3.2下部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)蘇家壩立交匝道共有4個(gè)匝道橋,匝道橋總長(zhǎng)1701.5m,匝道橋采用單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土斜腹板等截面連續(xù)梁橋,梁高2m,箱梁頂寬9m,底板寬度3.3m,在曲線內(nèi)側(cè)懸臂長(zhǎng)2.5m,曲線外側(cè)懸臂長(zhǎng)2m,箱梁頂板厚22cm,底板厚20cm,跨中腹板厚50cm,墩頂附近腹板厚90cm,在支點(diǎn)截面處設(shè)置端、中橫梁,其中中橫梁寬度1.5m,端橫梁寬度0.9m。箱梁結(jié)構(gòu)采用逐跨搭架,逐跨張拉預(yù)應(yīng)力,分次落架形式施工,預(yù)應(yīng)力鋼材采用Φs15.24高強(qiáng)低松馳鋼絞線,其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為Rbyyb=1860MPa,縱向鋼束采用Φj15.24-10、12、14、19、22型布置在腹板中,采用錨具或聯(lián)接器錨固。下部結(jié)構(gòu)橋墩墩高在30m以下的橋墩采用2.84×1.6(1.8)m菱形實(shí)心截面,基礎(chǔ)采用單根直徑為2.2m樁基礎(chǔ),墩高大于30m同時(shí)小于45m的橋墩,采用3.8×2m菱形空心薄壁墩,墩壁厚30cm,基礎(chǔ)采用2根直徑為2m的樁基礎(chǔ);對(duì)于大于45m的橋墩采用4.5×2.5m菱形空心薄壁墩,墩壁厚30cm,基礎(chǔ)采用4根直徑為1.5m的樁基礎(chǔ)?；A(chǔ)均采用挖孔灌注樁。匝道橋斷面布置見(jiàn)圖4。4界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)菜園壩立交橋梁結(jié)構(gòu)由于地下結(jié)構(gòu)物、管線、凈空的控制,主梁高跨比達(dá)1/26.7(最大跨徑40m),技術(shù)參數(shù)均處于同類(lèi)橋梁的先進(jìn)行列。(2)在橋墩造型上,在菜園壩老立交一帶,由于匝道橋低而建筑物高,原有立交均為圓柱墩等因素,在該區(qū)域采用圓柱墩,而在外灘商城一帶,匝道橋高采用花瓶墩與之配合。(3)蘇家壩立交的匝道橋離地面高達(dá)70m,而匝道橋的最小曲率半徑僅60m,若采用20m左右的小跨徑,則橋墩高而密,影響橋梁的美觀,采用大跨徑則由于曲率半徑的影響,主梁將產(chǎn)生較大的扭矩,這樣一方面要求主梁抗扭能力要強(qiáng),另一方面可能由于扭距的作用致使主梁側(cè)翻或者橋墩處曲線內(nèi)側(cè)支座產(chǎn)生較大拉力,經(jīng)過(guò)比較,匝道橋的跨徑均在35～40m之間,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有以下特點(diǎn):①為克服扭矩,結(jié)構(gòu)采用箱梁結(jié)構(gòu),梁高2m,并兩側(cè)的懸臂采用不同長(zhǎng)度,曲線內(nèi)側(cè)曲線長(zhǎng)度為2.5m,曲線外側(cè)為2m,這樣由結(jié)構(gòu)恒載克服一部分扭矩;②把曲線外側(cè)處的內(nèi)橫梁伸出至懸臂段,一方面克服由于扭矩作用使曲線外側(cè)支座產(chǎn)生拉力,另一方面減少由于主梁扭矩作用而使橋墩產(chǎn)生過(guò)大的橫向彎距而致使橋墩橫向設(shè)計(jì)過(guò)大;③在主梁伸縮縫處設(shè)置橫向限位支座,防止由于離心力的作用而使主梁外移。5各方面的考慮原則通過(guò)本次對(duì)菜園壩長(zhǎng)江大橋立交工程設(shè)計(jì),總結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)供同行共勉。(1)城市立交的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合周邊環(huán)境及建筑物,選擇不同的結(jié)構(gòu)使之配合。(2)由于城市的土地資源尤為稀缺,