031上海市内环线宛平南路瑞金南路拓宽方案的探讨Word下载.docx
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本次内环高架宛平南路~瑞金南路段的拓宽工程建设必要性主要有以下几点:
1)缓解高架局部拥堵点,提高内环高架南段外圈的服务水平
本段高架拥堵原因:
环内主要表现为车辆进出高架所引发的交织段(或合流段),外圈则更多的表现为宛平南路上匝道处合流点通行能力的制约。
本段高架外圈的拥堵将直接影响上游路段和立交(漕溪北路立交)的通行能力,从而间接影响沪闵高架的通行效果。
并且这个节点的拥堵也影响到地面交叉口的运行情况。
进行局部拓宽工程,是改善交织点的运行条件,平衡上下游通行能力的改善措施。
拓宽本段后将有效缓解高架道路外圈(漕溪北路立交至宛平南路上匝道下游段)拥堵的运行现状,根据仿真数据,行程速度将提高10%。
2)拓宽后,对内环外圈下游冲击不大,不会产生新的交通问题。
根据该段高架上游瓶颈点(漕溪北路立交SE匝道至内环线龙吴路下匝路段)通行能力的控制,以及地面中山南路-宛平南路节点现已饱和的状况,在上游路段没有整治的情况下,仅拓宽此段高架不会引起大规模的流量增加,因此对内环外圈下游冲击不大,不会产生新的交通问题。
3、拓宽改建的结构方案
3.1方案设计的基本思想和原则
1)不对高架主体进行大规模的改造;
2)对地面交通的影响最小;
3)充分考虑周边环境因素,尽量不增加对附近居民的影响;
4)尽量不进行大规模的动拆迁;
5)达到改善地区交通的目的。
3.2设计标准
1)设计荷载
内环线老桥设计荷载为计算荷载汽-20级,验算荷载挂-100;
本次拓宽工程结合市内高架交通现状,根据CJJ77-98《城市桥梁设计荷载标准》采用城-B级的荷载标准控制设计,同时为保证新老结构荷载标准的延续性,以汽-20级,挂-100进行验算。
2)抗震标准
基本烈度7度,重要性系数1.3。
3.3老桥结构形式
图3 老桥标准墩横断面(搁板梁)
老桥上部梁体大部分为22m跨的空心板梁结构横断面,如图3所示,部分跨越交叉口跨径在30m左右为T梁结构,如大木桥路交叉口,东安路交叉口等,横断面如图4所示。
图4老桥标准墩横断面(搁T梁)
高架老桥标准段总宽18m,双向四车道,横断面布置为0.5m防撞墙+8.25m车行道+0.5m中央分隔带+8.25m车行道+0.5m防撞墙.
老桥下部结构:
桩柱式桥墩,盖梁采用预应力砼倒“T”盖梁,桩基采用φ800和φ1000钻孔灌注桩。
3.3拓宽方案设计
高架桥梁结构拟定二种拓宽类型进行比选,每种类型中又根据不同的施工方法选择几种方案进行比较:
表1
拓宽类型
方案
拓宽后总宽(m)
拓宽方式
(Ⅰ)不设立柱两侧加宽2m
一
22
吊去老桥两侧各3块板梁(T梁2块),架钢箱梁,老桥盖梁不拓宽
二
吊去老桥两侧各2块板梁(T梁1块),架钢箱梁,桥墩盖梁拓宽、体外束加固
三
吊去老桥两侧各1块板梁(T梁1块),架钢箱梁,桥墩盖梁拓宽、体外束加固,限载
四
老桥不吊梁,架钢箱梁,桥墩盖梁拓宽、体外束加固,限载
(Ⅱ)设立柱
单侧加宽
单侧加宽4m,高架外圈立墩拼接,上部结构为空心板梁
24.5
单侧加宽6.5m,高架外圈立墩拼接,上部结构为空心板梁
一.拓宽类型Ⅰ(两侧拓宽)
类型Ⅰ在原内环线结构两侧各拓宽2m,拓宽后高架标准段总宽22m,双向6车道;
该拓宽类型充分利用老桥的下部结构,拓宽部分不另外设墩,对现有地面交通无影响;
该拓宽类型根据不同的施工方法,采用以下四种方案进行比较:
(1)方案一
方案一吊去老桥上部结构两侧各3块板梁(或2块T梁),用带大挑臂的钢箱梁替换,老桥盖梁不拓宽。
图5方案一横断面图
该方案由于钢箱梁挑臂较大,为防止钢箱梁倾覆,应对钢箱梁进行抗倾覆配重;
该方案减轻了拓宽后上部结构重量,能充分利用老桥的下部结构而不须加固,满足拓宽后设计荷载的标准;
该方案施工期间吊梁后对高架交通影响很大。
(2)方案二
方案二吊去老桥上部结构两侧各2块板梁(或1块T梁),老桥盖梁采用钢结构拓宽,上架钢箱梁。
图6 方案二横断面图
该方案拓宽后老桥下部结构承受的荷载增加,因此须对老桥下部结构进行验算,并对盖梁进行体外预应力束加固;
该方案相对方案一在施工期间对高架交通影响较小。
(3)方案三
方案三吊去老桥上部结构两侧各1块板梁(或1块T梁),老桥盖梁采用钢结构拓宽,上架钢箱梁。
图7 方案三横断面图
该方案拓宽后老桥下部结构承受的荷载相对较大,除须体外预应力加固外,必须将拓宽后高架的行车荷载降低10%左右,进行限载,施工期间对高架交通影响相对较小。
(4)方案四
方案四老桥不吊梁,将老桥盖梁用钢结构接长,上架钢箱梁。
图8 方案四横断面图
该方案由于老桥不吊梁,所以施工期间对高架交通影响很小;
但该方案拓宽后上部荷载增加幅度较大,为满足结构安全的要求,除对老桥盖梁进行体外预应力束加固,并且必须将拓宽后高架的行车荷载标准降低30%左右,进行限载,此降幅较大。
(5)拓宽类型Ⅰ四种方案计算结果比较:
表2
方案一
方案二
方案三
方案四
老桥吊梁根数
3
2
1
无
钢箱梁是否须配重
钢箱梁倾覆需配重
否
老桥盖梁是否须拓宽
是
使用阶段老桥盖梁最大拉应力
城-B级(MPa)
-1.84
-3.22
-3.85
-4.85
汽-20级(Mpa)
-1.19
-2.48
-3.10
-4.10
挂-100(Mpa)
-2.40
-3.42
-4.03
-5.03
老桥盖梁是否须体外加固
老桥立柱是否满足强度要求
老桥单桩增加的荷载百分比
城-B级
7%
13%
15.2%
18%
汽-20级
6%
12%
14.1%
17.3%
挂-100
9.2%
12.4%
14.4%
17.2%
限载幅度
不限载
10%
30%
施工阶段对高架交通影响
很大
较大
较小
很小
高架工程造价(万元)
7039.86
5834.64
4503.42
2536.8
注:
1.使用阶段A类构件法向拉应力的控制值为:
荷载组合Ⅰ(汽车组合):
2.08MPa,荷载组合Ⅲ(挂车组合):
2.34MPa。
2.限载10%约可减少拉应力0.5MPa左右。
3.体外预应力束按使结构增加1.57MPa左右压应力考虑。
通过上述表中比较可见方案一对老桥下部结构影响最小,不需要进行额外的加固,拓宽后能满足设计荷载的标准,但方案一由于对老桥上部结构改造量最大,施工时对高架交通影响最大,同时造价较高;
反之,方案四由于不须改造老桥上部结构,施工期间对高架交通影响最小,造价较低,但该方案对老桥下部结构影响最大,须采用体外预应力束对老桥盖梁进行拓宽加固,该技术现在国内成熟的经验较少,该技术的可靠性应做进一步的研究和试验,同时方案四在拓宽后须对高架的行车荷载标准进行限载,以保证结构的安全;
方案二、三的优缺点介于前两者之间,选择时应综合考虑。
(6)拓宽类型Ⅰ体外预应力束加载试验
盖梁加体外预应力的方案在实施前应选择一只盖梁对拓宽部分进行加载试验,以检验该技术的可靠性,加载简图如下:
图9 加载试验简图
二.拓宽类型Ⅱ(单侧拓宽)
该拓宽类型根据不同的拓宽宽度,采用以下二种方案进行比较:
(1)方案一
①方案一 原桥结构基本不变,在外圈单侧拓宽4m,拓宽段采用独立的上、下部结构;
拓宽后桥梁总宽22m,双向六车道。
此拓宽类型在施工期间可先暂不拆除高架防撞墙,待拓宽结构全部完成后,再用切割方法拆除老防撞墙,并按要求移动中央分隔带,完成拓宽工作,这对高架交通的影响很小,拓宽结构对原有结构无不利影响。
但该类型须在地面立柱设墩,地面交通须重新组织,立柱位置应尽量避免对地面交通的不利影响。
拓宽段桥墩位置与老桥尽量对齐,跨径与老桥尽量一致;
但由于老桥部分桥墩位于交叉路口,拓宽的桥墩会对路口交通产生不利影响,所以在路口处考虑拓宽桥墩位置与老桥错开,采用大跨径的多跨连续钢箱梁的形式跨越路口。
拓宽标准段上部结构采用预应力砼空心板梁,下部结构采用桩柱式桥墩,盖梁采用钢筋砼倒T盖梁,桩基采用单根φ1000钻孔灌注桩。
图10 方案一横断面
②方案一地下管线统计
方案一立墩位置所碰到的地下管线情况如下:
表3
管线名称
管线埋深(m)
影响范围(m)
φ500配水管
0.7
750
φ1000煤气管
1.2
1250
φ380~φ600雨水管
850
φ380雨水管
250
①方案二与方案一类似,在环线外圈单侧拓宽6.5m,拓宽段采用独立的上、下部结构,拓宽后桥梁总宽达24.5m,双向六车道。
方案二在路口处也采用大跨径的多跨连续钢箱梁的形式跨越路口。
拓宽标准段上部结构采用预应力砼空心板梁,下部结构采用桩柱式桥墩,盖梁采用预应力砼倒T盖梁,桩基采用2根φ1000钻孔灌注桩,顺桥向布置。
图11 方案二横断面
②方案二地下管线统计
方案二立墩位置所碰到的地下管线情况如下:
表4
φ300煤气管
三.拓宽类型Ⅱ(单侧拓宽类型)老桥结构验算
拓宽类型Ⅱ单侧拓宽后,原环线外圈防撞墙拆除,汽车横向布置宽度外移,横向偏载弯距加大,因此须对老桥下部结构进行验算。
`使用阶段验算结果:
表5
荷载等级
盖梁最大拉应力
盖梁应力是否满足规范
立柱强度是否满足规范
-0.9Mpa
-0.3MPa
-1.27Mpa
四.拓宽类型比较
现从结构安全、交通运行、工程造价、远期规划等方面对二种拓宽类型进行比较,结果如下:
表6
拓宽类型Ⅰ
拓宽类型Ⅱ
拓宽后对老桥结构的影响
施工时对高架交通的影响
拓宽后对地面交通的影响
无影响
有影响,须重新组织
拓宽后对高架交通的改善
很大(考虑远期)
对地面管线的影响
有
施工难度
一般
高架工程造价
高
较低
较高
综上所述,拓宽类型Ⅰ由于利用了老桥下部结构,对地面交通无影响,但工程造价高,工程难度加大。
拓宽类型Ⅱ采用上、下部独立的拓宽结构,须搬迁地下管线,工程量较大,但工程难度较小,拓宽通车后,结构的安全性较为可靠。
4、结语
内环线高架是上海道路交通网络的核心部分,原双向4车道的断面布置已经限制了交通功能的发挥。
在局部路段,根据原来的结构形式,可以进行拓宽改建,改善交通局部拥堵状况,进一步提高高架道路的交通功能,同时不会引起对下游高架及地面道路的冲击。
所以局部对内环线高架进行拓宽是需要的,而且是可行的。
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- 031 上海 市内 环线 平南 瑞金 拓宽 方案 探讨