重庆菜园坝长江大桥工程总体设计

重庆菜园坝长江大桥工程总体设计

重庆银园水库大桥工程是国务院批准的重庆总体规划中设计的一座特别的城市桥梁。这是重庆“半小时城市”的主要建设项目。工程地处重庆市主城区中心地带,北接渝中区两路口中山三路和重庆火车站广场前的菜园坝各条道路,南接南岸区苏家坝的海铜路,并通过引道、隧道连接南岸腹心高新区大石路立交。大桥工程由主桥、南北引桥、菜园坝立交、苏家坝立交、南城隧道等几部分组成,路线全长4000m,大桥总投资约20亿元人民币。立交工程包括:菜园坝立交和苏家坝立交2个立交工程。菜园坝立交工程位于重庆渝中区菜园坝地区,是连接菜袁路、南区路、北滨路、八一隧道及新建的菜园坝大桥的交通枢纽;苏家坝立交位于重庆市南岸区铜元局苏家坝,主要连接南岸海铜路。1交付的主要技术1.1匝道最大纵坡匝道计算行车速度:40km/h平曲线半径:最小半径30m匝道最大纵坡:6.0%设计最小净空:4.5m宽度:0.25m(路缘带)+2×3.75m+0.25m(路缘带)=8m1.2vii度设计高度设计车辆荷载:城-A级桥面宽度:0.25m(防撞栏)+0.5m(路缘带)+2×3.75m+0.5m(路缘带)+0.25m(防撞栏)=9m地震:基本烈度VI度设计,按VII度设防设计温度:20℃2平面方案2.1地下使用及与地下交通网络的交通关系分析菜园坝立交位于菜园坝火车站与原立交桥相接,因此所处的位置非常狭窄,且建筑物、管线地下建筑众多,而且交通繁忙,造成菜园坝立交布置相当困难,主要表现在:(1)立交所处的地理位置狭窄。(2)现菜园坝地区为交通枢纽,交通量非常大,立交方案需要考虑施工时对现有交通的干扰。(3)重庆菜园坝火车站出口一带,有已建成菜园坝立交,地下商城等建筑,该区是重庆市和渝中区人、物流的集散地。该区一带的地下商层规模宏大,其走向、轮廓、梁柱分布都十分复杂,其已知洞室已达负3层以上,该段庞大的地下工程对匝道工程的工程影响十分深远。(4)地下管网形如蛛丝,立交区域除了常规的通讯、电力、雨水管、污水管外,还有直径达数米的主城排水管、邮政通道等,有的排污管埋深达20多m。(5)建筑物众多,控制着匝道桥的跨径和梁高。鉴于本地区的特殊性,如何处理好建筑物、管线的关系,如何组织原有立交匝道和新建立交匝道的交通形成统一体,如何克服由于新建立交对现有交通的影响,如何处理建筑之间的景观关系,以上4个方面是本项目的关键因素,我们先后做了3个方案。经过优化筛选选择了图1所示的方案,该方案为为全互通、半定向立交,不包括原有立交匝道以外,共新增加了10个匝道以满足交通需要。该方案有以下特点:(1)良好的交通功能。(2)保留了原有立交匝道。(3)尽量减少了房屋拆迁。(4)较好地处理了立交与火车站广场、长途汽车站外滩商城的关系,具有较好的景观效果。(5)立交方案的施工与现有交通的干扰较小,可方便施工期的交通组织。2.2号线匝道方案比选苏家坝立交位于重庆市南岸区铜元局苏家坝。苏家坝地区原属重庆的工业区,路网相对简单,主要有海铜路及其玫瑰山庄支路。苏家坝立交的地理位置具有山地城市所独有的典型特点:其东侧地势较高,地面标高在270m左右,两侧地势较低,地面标高在190m左右,在相距430m范围内,东西两侧高差达80m。平面布置主要有以下难点:(1)正线与海铜路高差达30多m,且海铜路纵坡达6%以上,较平的路段也达4%。由于正线下桥至南坪方向匝道下穿海铜路可能性太小,但若上跨海铜路,则匝道桥高达70m。(2)长江电工厂集资房施工,对匝道桥的布置影响非常大。(3)轻轨3号线需在立交区域设置20×120m的停靠站,对立交的布置影响较大。(4)立交东侧地势较高,挖方达20m,且该地区覆盖土较厚,下挖后需要做好边坡防护。(5)正线南引桥太短,匝道出入口不能伸入主桥,其活动范围太小,对匝道线形布置较大影响。如何在玫瑰山庄支路与长江电工厂集资建房之间这有限的平面区间完成高差如此大的匝道设计,同时处理好与轨道3号线的关系,是该立交的关键,我们先后做了7个方案。经过优化筛选选择了图2所示的方案。该方案为2层半定向立交(图2),该方案的主要特点有:(1)避开了长江电工厂集资建房区。(2)匝道不跨越主线,确保主线景观要求。(3)匝道选择海铜路较低的路段上跨海铜路,降低了桥梁高度。(4)铜元局上桥方向匝道与南坪上桥方向匝道提前合并,虽增加了绕行距离,但减小了匝道长度及下穿长度,节约了投资,同时,对轨道交通3号线设在该处的苏家坝隧道口的影响更小(该隧道的施工晚于本立交)。(5)与轨道交通3号线的车站之间的相互影响较小。(6)匝道桥梁高度较方案2低。(7)下桥至铜元局和南坪方向的匝道采用双层的形式,节省了部分工程数量,同时更有效地利用了平面的有限空间。3结构设计3.1结构体系及结构特点菜园坝立交中共设置了7个匝道桥,匝道桥总长2007.9延米,2座人行天桥,新增1座人行通道,改建4处人行通道,2处现有结构物改造,15道挡墙。匝道桥跨径由于受到地物的限制,桥梁桥墩尽量避开地下管网和地下结构物布置,整个立交的桥跨在25～40m之间,上部结构采用等截面斜腹板箱梁,梁高1.5m,箱梁顶宽9m,底宽5m,腹板倾斜率2.3∶1,悬臂长1.5m,箱梁顶板厚20cm,底板厚18cm,箱梁边腹板厚40cm,中腹板厚35cm。在桥梁支点和端横梁处分别设置150cm和90cm的横梁。箱梁结构采用逐跨搭架,逐跨张拉预应力,分次落架形式施工,预应力钢材采用Φs15.24高强低松驰钢绞线,其标准强度为fpk=1860MPa,纵向钢束采用Φs15.24-5、8、12、14、16、17、19、22型布置在腹板或底板中,采用锚具或联接器锚固。菜园坝立交上部结构均为采用预应力混凝土,采用落地支架逐跨施工。匝道桥下部结构根据现状分为2个区域,在原立交区域,为了与原立交的下部结构形式一致,采用直径150cm的圆柱墩在外滩外侧区域,为了与主引桥形式的统一,采用花瓶式桥墩,桥墩的基础均采用钻孔或挖孔桩基础。匝道桥断面布置见图3。3.2下部结构结构苏家坝立交匝道共有4个匝道桥,匝道桥总长1701.5m,匝道桥采用单箱单室预应力混凝土斜腹板等截面连续梁桥,梁高2m,箱梁顶宽9m,底板宽度3.3m,在曲线内侧悬臂长2.5m,曲线外侧悬臂长2m,箱梁顶板厚22cm,底板厚20cm,跨中腹板厚50cm,墩顶附近腹板厚90cm,在支点截面处设置端、中横梁,其中中横梁宽度1.5m,端横梁宽度0.9m。箱梁结构采用逐跨搭架,逐跨张拉预应力,分次落架形式施工,预应力钢材采用Φs15.24高强低松驰钢绞线,其标准强度为Rbyyb=1860MPa,纵向钢束采用Φj15.24-10、12、14、19、22型布置在腹板中,采用锚具或联接器锚固。下部结构桥墩墩高在30m以下的桥墩采用2.84×1.6(1.8)m菱形实心截面,基础采用单根直径为2.2m桩基础,墩高大于30m同时小于45m的桥墩,采用3.8×2m菱形空心薄壁墩,墩壁厚30cm,基础采用2根直径为2m的桩基础;对于大于45m的桥墩采用4.5×2.5m菱形空心薄壁墩,墩壁厚30cm,基础采用4根直径为1.5m的桩基础。基础均采用挖孔灌注桩。匝道桥断面布置见图4。4界面结构设计(1)菜园坝立交桥梁结构由于地下结构物、管线、净空的控制,主梁高跨比达1/26.7(最大跨径40m),技术参数均处于同类桥梁的先进行列。(2)在桥墩造型上,在菜园坝老立交一带,由于匝道桥低而建筑物高,原有立交均为圆柱墩等因素,在该区域采用圆柱墩,而在外滩商城一带,匝道桥高采用花瓶墩与之配合。(3)苏家坝立交的匝道桥离地面高达70m,而匝道桥的最小曲率半径仅60m,若采用20m左右的小跨径,则桥墩高而密,影响桥梁的美观,采用大跨径则由于曲率半径的影响,主梁将产生较大的扭矩,这样一方面要求主梁抗扭能力要强,另一方面可能由于扭距的作用致使主梁侧翻或者桥墩处曲线内侧支座产生较大拉力,经过比较,匝道桥的跨径均在35～40m之间,结构设计时有以下特点:①为克服扭矩,结构采用箱梁结构,梁高2m,并两侧的悬臂采用不同长度,曲线内侧曲线长度为2.5m,曲线外侧为2m,这样由结构恒载克服一部分扭矩;②把曲线外侧处的内横梁伸出至悬臂段,一方面克服由于扭矩作用使曲线外侧支座产生拉力,另一方面减少由于主梁扭矩作用而使桥墩产生过大的横向弯距而致使桥墩横向设计过大;③在主梁伸缩缝处设置横向限位支座,防止由于离心力的作用而使主梁外移。5各方面的考虑原则通过本次对菜园坝长江大桥立交工程设计,总结以下经验与教训供同行共勉。(1)城市立交的设计应结合周边环境及建筑物,选择不同的结构使之配合。(2)由于城市的土地资源尤为稀缺,