路基改桥方案在城市道路下穿高速公路时的应用

路基改桥方案在城市道路下穿高速公路时

的应用

翟聪

山东省交通规划设计院山东济南250031

摘要：随着我国城镇化建设不断前进，城市新建道路与既有高速公路交叉的现象越来越多。当高速公路路基高度较高、具备下穿条件时，采用将高速公路路基改桥方案可大幅降低城市新建道路路基高度，从而极大降低工程造价。通过介绍本项目的设计与施工方案，为今后同类项目的设计、施工提供参考。

关键词：城市道路高速公路路基改桥设计要点交通组织

1 项目简介

某高速公路是国家规划建设的"十三纵十五横"中的重要路段，其设计速度为120Km/h. 路基宽26米，双向四车道，沥青混凝土路面，已通车多年。新建某国道与该高速公路交叉，交叉处路基高度7m，若采用上跨高速公路方案，则桥梁规模和路基高度都将很大，显著增加投资，对地方财政来说是极不合理的。经过研究，该交叉有条件进行下穿设计，将交叉处高速公路路基改为桥梁，桥梁跨径组合为4x20m，上部结构采用空心板梁，下部采用柱式墩、座板式桥台，基础采用钻孔灌注桩基础。为减小对路上车辆通行的影响，采用左、右幅分期开挖路基施工顺序。

2 设计要点

上部结构在综合考虑施工条件、新建道路使用及安全要求的前提下，采用20m预制空心板梁，既减小了施工难度、降低了建筑高度，又能在下部施工时同时进行上部梁的场地预制，符合统筹方法原则，大大加快了施工进度。

下部结构采用桩柱式墩、座板式桥台。桩柱式墩为偏压构件，受力明确且施工简便。座板式桥台是在软土地区经常采用的一种桥台形式。将座板式桥台应用于路基改桥设计有三个优点: 一是桥台承台部分位于上部，不需要将老路基全部挖除，只需将桥台盖梁及承台小部分路基填土挖除即可，有利于路基稳定，减小对老路路基的扰动。二是座板式桥台采用桩基础，抗推刚度大，特别适用于桥头填土介于5～10m 的桥梁。三是座板式桥台采用4 根1m 的桩基础，可有效减

小基础沉降，防止因老路路基与新建桥梁沉降不一致造成桥面铺装开裂而影响桥梁正常使用，影响行车的舒适性。

3 结构计算

笔者利用Midas大型通用有限元软件，采用实体单元，建立有限元模型，对桥台在成桥后运营阶段进行了结构线弹性有限元分析，通过分析发现，该桥梁的应力分布结果是：

1 ) 座板以上桥台部分各方向应力均很小，基本处于受压状态，按照构造配筋即可。

2 ) 座板纵横桥向跨中区域顶缘受压、底缘受拉；桩基顶面以上部位座板顶缘受拉，底缘受压横桥向最大拉应力为1.26MPa，顺桥向最大拉应力出现在桩顶边缘与座板相交位置，最大值为1.70MPa，该区域存在应力集中现象，设计中对该区域钢筋布置予以加强。根据顶底缘应力值，取座板单位宽度反算弯矩后，进行裂缝宽度验算，满足规范要求。

3 )座板竖向应力处于-1.05 - 0.04MPa之间，该方向按构造配筋即可。桩基竖向压应力处于-7.508～-4.263M Pa 之间，最大拉压应力均处于桩顶与座板相交的局部区域。桥台最大竖向位移为3.25mm ，沉降量控制在5rnm 以内满足竖向刚度要求，整体结构具有可靠的安全度。

座板式桥台无论在施工还是在受力方面都是非常适合本项目的，也值得在其他同类项目中采用。

4 交通组织

为保证高速公路的车辆畅通，采用常用的分幅施工的方法。首先施工一侧立交桥，将另一侧单向行驶车道改为对向行驶车道，施工期间要在相关道路提前做好预告标志的设置，在施工区前一定距离，根据道路交通的实际需要设置施工标志、减速标志、锥形交通路标。夜间设置反光或施工警告灯号。

采取远端提示，提醒车辆提前变道通行。标志牌摆放顺序按顺路线方向逐一摆放，顺序如下。

( 1 )距离辅道人口2Km 处设置“道路施工，2000m" 标志。

( 2 ) 距离辅道入口1.5Km处设置“限速60" 标志。

( 3) 距离辅道入口l Km 处设置“道路施工，1000m" 标志。

( 4 )距离辅道人口500m 处设置"右侧变窄"标志。

根据设计思路，在土建方面，施工主要是分为场地预制板梁和现场进行钻孔灌注桩，施工难度小。在封闭侧从原高速公路路面下挖至墩台桩顶标高并将原填土压实，然后施工桩基础至设计高程，然后现浇墩柱、墩台盖梁、承台，之后进行空心板吊装、桥面系施工，达到通车要求后与高速公路进行顺接，取代另一侧作为双向行驶车道，从而同样方法施工另一侧桥，全部施工完成后恢复交通。

5 结语

本文在对下穿桥梁的设计与施工方案进行研究优化后，在满足功能要求的前提下，形成一套便于施工的设计方案。通过施工实践，证明原设计思路合理科学，可以指导今后同类项目的设计与施工。