上海内环交通改善_拓宽_工程桥梁方案比较_孙巍

图6
因不增加墩盖梁的宽度，置换上的钢 结构梁挑臂较大，使钢结构本身的稳定性 降低，钢箱梁上还得采取一些相应的结构 稳定措施（设支座抗拉构造）。
方案三（-2）置换三块空心板梁，盖 梁端外套钢箱梁。相对方案三（-1）解决 了盖梁端部需局部加固以及钢结构本身的 稳定性的问题。但施工时对地面交通产生 了一定的影响。造价高。
置换方案一 ~ 三较少改变墩结构外形。 置换部分上部恒载拓宽后对基础影响较小， 结构安全。且置换下的空心板梁可继续使 用。但该类方案造价要较第一类方案高。 在该方案设计中也曾考虑采用较钢箱梁经 济的叠合梁结构；叠合梁结构的自身稳定 性较钢箱梁好，但通过计算，如果采用叠 合梁结构，墩盖梁需采用体外预应力等方 法加固，并且盖梁端部断面太小，局部计 算难以通过。对桩基影响较大。
上海内环交通改善（拓宽）工程桥梁方案比较
Comparison of the Programme of the Improvement (Broaden) Project of the Inner Ring Traffic in Shanghai
孙 巍 Sun Wei
摘 要：为满足内环高架桥交通流量增长的需 要，受相关部门委托，对内环（广中路～沪太 路段）高架桥拓宽方案的可行性作了初步探讨， 本文仅从桥梁方案的角度提出初步设想，有关 交通流量的改善需作进一步研究。
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表 1- 绑宽方案比较
A1 拓宽方案 （22m 空心板梁）
盖梁
结
构
性
墩身
能ห้องสมุดไป่ตู้
桩
钢梁稳定性
施工难度
通施 的工
对高架
影对
交通影响
响交
对地面
交通影响
建后景观
建安费（万元）
方案 O（不置换板梁）
1 不置换板梁，添加钢梁 盖梁加宽，加体外预应力束 （接劲性骨架，外浇混凝土）
满足
满足 无需加固 部分桩承载力 超过允许值 10~12％
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表2
拓宽方案 22m 空心 板梁
结构性能
图5
方案 O（1） 不置换板梁，添加钢梁，盖梁加 宽，加体外预应力束，（接劲性 骨架，外浇混凝土）。 满足设计要求
方案三（1）
置换 3 块板 盖梁不加宽
满足设计要求
盖梁加宽、加固 主要结点构造
施工难度
施工对交通的 影响
建后景观 建安费 ( 万元）
原高架桥桥宽 18m, 上部结构基本为简 支 结 构， 它 的 跨 径 组 合 除 跨 越 交 叉 口 处 为 30m,40m 外， 路 段 上 大 多 采 用 20m，22m 的标准跨径。标准跨径采用铰接或刚接的预 应力混凝土空心板梁。在跨交叉口及特殊路 段处高架采用了预应力混凝土“T”梁、小箱梁、 低高度连续梁等。
根部上缘拉应力约 -0.9~1.5Mpa。满足 A 类构件 要求。
满足
盖梁端牛腿处需加固
满足 无需加固 部分桩承载力 超过允许值 5~7％
稳定性好
外套钢箱梁，用锚杆固定， 有实例。或采用劲性骨架 固定，外包混凝土，操作 性好。 影响较小，施工期间可确 保 4 车道（每车道 3.65m） 通行。 地面无需搭支架施工 对地面交通影响较小
第二类为置换梁方案（绑宽方案一 ~ 三） 同跨径的钢结构梁自重仅占砼结构的 1/3，可将两侧的砼空心板梁改为钢结构，并 将桥梁需要加宽的部分用钢结构梁加挑臂形 式来解决。 方案一置换一块空心板梁。施工期间的 对高架桥交通影响较方案二、三要小。相对 方案二、三更为经济，虽然单盖梁根部产生 了一定的拉应力，但满足 B 类构件的设计要求。 部分桩基承载力超过允许植 5~7％，桩基无需 加固。 方案二置换两块空心板梁。施工期间的对 高架桥交通影响较方案三有所改善。造价相对 方案三较为经济。虽然单盖梁根部产生了一定 的拉应力，但满足 A 类构件的设计要求。
满足 无需加固 部分桩承载力 超过允许值 3~5％
稳定性好
外套钢箱梁，用锚杆固定， 有实例。或采用劲性骨架 固定，外包混凝土，操作 性好。 影响较大，施工期间可确 保 4 车道（每车道 3.4m） 通行。 地面无需搭支架施工 对地面交通影响较小
满足
满足
稳 定 性 差， 需 设 支 座 抗 拉构造，构造较复杂。 牛腿需钻孔预应力加固， 对原结构内部质量有一定 损伤，施工质量要求高。 影响较大，施工期间可确 保 4 车道（每车道 3.15m） 通行。
对地面交通影响较小
维持原状景观
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方案三（-1）置换三块空心板梁。经标准 跨径的简支结构进行计算，该结构基本不增 加墩身、盖梁等构件内力。原桥墩盖梁不必 加宽，保持了原墩柱结构的简洁通透。该方
案对桩基安全系数 k 值影响最小。施工时对 地面交通影响最小。但盖梁端部需局部加固 （钻孔施加预应力），对原结构内部质量有 一定损伤，施工质量要求。造价较高。
2 不置换板梁，添加钢梁 盖梁加宽加厚 （接劲性骨架，外浇混凝土） 盖梁根部上缘拉应力 约 -1.8~-2.4Mpa，可满 足 B 类构件要求。可通 过预顶措施满足 A 类构 件要求。 满足 无需加固 部分桩承载力 超过允许值 10~12％
稳定性好
稳定性好
采用劲性骨架固定，外 包混凝土。张拉体外束， 常规操作。
形（绑宽方案 O） 方案 O-1 优点是施工期间不影响高架交
通，造价较便宜。但盖梁加宽的同时盖梁加厚。 对高架外形有一定的影响；且施工实施难度 较大，施工期间对地面交通影响较大；实施 后既增加的荷载，使部分桩基承载力超过允 许植 10~12％。盖梁加厚可满足 5m 的通行 净空。
方案 O-1 具有方案 O-1 优点的同时，采 用体外预应力改善盖梁根部的受力性能，且 施工期间对地面交通影响较小，施工工艺成 熟，造价最便宜。虽然部分桩基承载力超过 允许植 10~12％，但根据规范，对于经多年 压实未受破坏的桥墩基础的地基土容许承载 力也可适当提高。因此桩基无需加固。但采 用体外预应力对高架外形有一定的影响。
3 高架结构拓宽方案
内环线广中路～沪太路段全长 3.6km。需 拓宽段长约 1.65km( 其中单侧拓宽约 0.45km， 双侧拓宽约 1.2km)。有近 1.566km 为简支结
图1
图2
作者简介：孙巍（1969-），男，上海人，华东建筑设计研究院有限公司高级工程师。 160
图3
图4
构的路段，其主梁断面形式空心板梁、T 梁、 箱梁；另有一个现浇连续梁段 ( 低高度箱梁 )。
小
满足
满足
稳定性好
外套钢箱梁，用锚杆固定， 有实例。或采用劲性骨架 固定，外包混凝土，操作 性好。 影响较大，施工期间可确 保 4 车道（每车道 3.15m） 通行。 地面无需搭支架施工 对地面交通影响较小
经过涂装处理 不影响外观
经过涂装处理 不影响外观
维持原状景观
经过涂装处理 不影响外观
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针对原高架结构情况，高架桥拓宽方法 主要有两种。一是对于简支体系的高架桥采 用不设墩在原结构上加宽的方法（称绑宽）； 二是对于连续体系的高架桥采用在其外侧设 墩方式拓宽。
3.1 高架绑宽方案 3.1.1 高架绑宽上部结构的选择 高架绑宽的结构控制因素主要有三点： a、下部构件的桩基础承载力（尤其是横向边 桩反力），b、桥墩承载力，c、盖梁承载力， 方案能否实施要对上述控制条件进行验算， 确保下部构件的安全可靠，因此也需对上部 加载进行控制。 原高架桥梁均为砼结构，如果拓宽方案 采用原结构的预制砼梁，虽然该类梁施工工 艺成熟、质量能保证，且同质、同高度梁变 形一致，绑宽后的纵向拼缝容易处理、桥面 平整。但由于砼结构自重过大，桥加宽后， 恒载将增加 10~15%；由活载引起的边桩反力 又将增加 10%，对墩边桩的基础安全度影响 过大，同时对盖梁及立柱受力性能不利，经 计算原设计的下部构件将难以承受。所以， 绑宽桥的上部结构采用砼梁方案是不可行的。 如果拓宽部分的桥及防撞栏杆均采用钢 结构，则可以减轻构件自重和减少对下部结 构的影响。原高架桥下部结构设计经济合理， 承载力富余量很少。如果采用钢结构绑宽， 计算结果虽说仍有 2~5% 的桩基础安全系数 k 值要降低。但考虑到桥梁已建成 12 年，基础
关键词：高架桥；拓宽；体外预应力
中图分类号：U442.5+4 文献标识码：B 文章编号：1008-0422（2016）07-0160-04
1 概述
1.1 原高架桥荷载标准及主要结构形式 原高架桥设计荷载标准：汽车—20 级： 验算荷载：挂车—100。 抗震设防标准：按地震基本烈度 7 度设防， 重要性修正系数采用 1.3。
理的方法。 1.2.4 拓宽方案应能满足快速施工的要求。
在拓宽工程实施中，尽量能减少对高架及地 面道路运行的影响。保证施工期间内高架桥 上达到一定的通行能力。
2 桥梁技术标准
2.1 设计荷载： 汽车－ 20 级。 2.2 抗震标准： 地震按抗震基本烈度 7 度 设防，重要性修正系数 C=1.3。 2.3 拓宽后断面：( 防撞栏杆 )+10.25m( 车 行 道 )+0.5m( 防 撞 栏 杆 )+10.25m( 车 行 道 )+0.5m( 防撞栏杆 )=22m
1.2 高架拓宽的原则 1.2.1 桥梁拓宽方案以保证原结构的安全、 可靠为首要原则。保证拓宽工程与原设计相 应的使用年限一致。 1.2.2 拓宽后结构技术标准基本与原设计 一致。（挂车—100 不考虑） 1.2.3 高架拓宽要考虑城市美观和环境要 求。为不影响路况通行条件，多数路段拓宽 尽可能不设墩、不迁排地下管线。拓宽工程 基本维持原结构下部构件外形，局部进行加 固。对于特殊结构，特殊情况，采用特殊处
方案一（置换一块板梁）
置换一块板梁，盖梁加宽 （外套钢箱盖梁或钢砼 盖梁）
方案二（置换二块板梁）
置换 2 块板，盖梁加宽 （外套钢箱盖梁或钢砼 盖梁）
方案三（置换三块板梁）
1
2
置换 3 块板 盖梁不加宽
置换 3 块板，盖梁加宽 （外套钢箱盖梁或钢砼盖梁）
根部上缘拉应力约 -2.0~2.6Mpa，裂缝宽度约为 0.1mm， 满 足 B 类 构 件 要求。
沉降趋于稳定。根据规范，对于经多年压实 未受破坏的桥墩基础的地基土容许承载力也 可适当提高。所以绑宽桥上部梁采用钢结构， 其桩基础基本无需处理，只需对下部构造盖 梁挑臂等局部进行加固。经计算分析，上部 结构采用钢结构梁绑宽方案是较为可行的。
3.1.2 路段、路口段简支结构高架桥的绑 宽方案
绑宽方案有以下六个： a）方案 O-1：不置换板梁，高架两侧添 加钢梁（每侧一块），盖梁加宽。加体外预应力。 （图 1） b）方案 O-1：不置换板梁，两侧添加钢 梁（每侧一块），盖梁加宽加厚。（图 2） c）方案一：置换两侧空心板梁（每侧一 块），盖梁加宽。盖梁可采用外套钢箱梁或 钢砼加宽。（图 3） d）方案二：置换高两侧空心板梁（每侧 两块），盖梁加宽。盖梁可采用外套钢箱梁 或钢砼加宽。（图 4） e 方案三 (1)：置换高架桥两侧空心板梁 （每侧三块），桥墩外形不改变，即盖梁不 需加宽，局部要采取加固措施。（图 5） f）方案三 (2)：置换高架两侧空心板梁（每 侧三块），盖梁加宽。盖梁可采用外套钢箱 梁或钢砼加宽。（图 6） 3.1.3 高架绑宽方案比较与论述 a) 绑宽方案比较（表 1） b) 绑宽方案综合论述 桥梁绑宽方案大致分两类： 第一类为不置换梁方案，但改变桥墩外
综合上述，高架多种拓宽方案可行。 从城市景观、对交通影响、施工难度、造 价等综合比较，方案 O-1 与方案三（1） 较为突出，其余方案介于两者之间。（表 2）
采用劲性骨架固定，外 包混凝土，盖梁根部加 厚难度较高，施工质量 要求高。
影响小，施工期间可确 保原设计 4 车道通行。
影响小，施工期间可确 保原设计 4 车道通行。
地面无需搭支架施工 对地面交通影响较小 由于盖梁加体外束影响 外观，与未加体外束盖 梁外观不一致。 5231
对地面交通影响较大
由于盖梁加厚影响外观， 与未加厚盖梁外观不一 致。 5555
采用劲性骨架固定，外包混凝 土。张拉体外束，常规操作。
影 响 小， 施 工 期 间 可 确 高架 保原设计 4 车道通行。
地 面 无 需 搭 支 架 施 工， 地面 对地面交通影响较小。 由于盖梁加体外束影响外观， 与未加体外束盖梁外观不一致。
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牛腿需钻孔预应力加固，对原 结构内部质量有一定损伤，施 工质量要求高。 影响较大，施工期间可确保 4 车道 （每车道 3.15m）通行。对部分已 改为 5 车道行驶路段影响较大。