天津快速路志成道立交工程设计浅述
发布时间：2015-07-06 10:20
摘要：天津市作为我国的四大直辖市之一，又承担了2008年奥运会的部分赛事。为从根本上解决天津市道路交通问题，更好地为奥运服务，天津城市快速路系统工程于2003年启动实施。快速路路网规划建设为“两横”“两纵”四条快速路通道，从而形成贯穿市区南北和东西的快速通道。志成道立交工程东西向为快速路系统北横的一部分，南北向为快速系统东纵一部分，建成后形成贯穿天津中心城区北部的快速干道中重要的环节，可有效缓解该地区道路交通压力。
关键词：快速路
1工程总述
1.1设计原则志成道立交工程的总体设计根据天津市快速路网整体规划进行，同时考虑投资、工期、地面交通、施工场地等条件限制，本着尽量少拆迁、少占地，以节约工程投资，实现快速交通为原则，积极贯彻实用、经济、美观的建设方针。桥梁建筑的重点放在总体布置和主体结构上，结构总体外形注意与市区的景观、空间的比例相协调，在满足道路通行标准的前提下，力求技术先进，造型美观，节约造价，使工程建成后成为天津市又一美丽景观。
1.2交通组织志成道东西向由子牙河大桥终点至外环线，全长共4727.352米。为保证快速路交通的顺畅、快捷，设计将志成道设置在第三层。在南口路升至净空4.5米后，跨越津浦铁路及京山铁路后，升至第三层，先后跨越快速东纵和现状盐坨桥后，降至地面。志成道立交b、c线为志成道立交第二层，起点接东纵，跨越新开河后与东纵铁东路段高架桥连接。两主线方向均采用高架形式，与地面道路完全分离，保证快速路的畅通。
另外立交范围内还设置d、e、f、g、h、j、i匝道，分别沟通东纵通往外环线和子牙河方向交通以及与铁东路的互通。在南口路路口东侧设置的上坡道n线、下坡道m线，实现了快速路与辅道及南口路沟通。
由于立交桥的修建解决了东纵、北横绝大多数交通，沿线出行机动车及通往中环线部分车辆、非机动车及行人可通过地面交通来解决，为此，在志成道主线北侧设置了辅道，辅道下穿中环线并利用现状盐坨桥两侧辅道与中环线沟通。
2立交桥梁总体设计
立交桥跨径必须满足所跨越道路、铁路及河道的净空要求，并力求造型美观，经济适用，大小跨径由高处向低处逐渐过渡，防止梁高差异过大，以保持线条匀称和连续性。
根据以上原则，该立交桥除特殊跨越位置需要外，一般选择25米至30米中等跨径，同时兼顾各条线墩位对应布置原则，保证桥梁墩柱整体布置整齐，给人以良好的视觉感受，并保证各个墩柱均位于桥下相交道路净空限界以外。
3桥梁结构设计
3.1上部结构设计箱型梁断面整体刚度大，挠曲变形小，抗弯和抗扭性能好，尤其在曲线梁桥设计中优点更为突出。并且其外形美观，适用性强，具有先进、成熟的设计施工经验，施工方法比较灵活多样，是目前国内外广泛采用的高架结构形式。本工程位于市区内，景观要求较高，曲线梁段多，主线与匝道连接多，施工工艺宜采用现浇混凝土结构，而且就地现浇施工，可同时多工作面开展工作，施工进度快。因此，在本设计中，桥梁上部结构除跨越铁路位置采用预应力钢筋混凝土预制板梁外，其余位置均采用现浇连续箱型梁结构。
a、b、c线桥梁单幅标准断面宽度为12.75米，上部结构采用单箱双室截面形式，考虑景观要求和立交整体协调一致，除跨越辅道位置（跨径48米）梁高为2.2米、跨越中环线位置（跨径50米）梁高采用2.0米外，其余位置以标准跨径30米为主，梁高均采用1.4米。
a线跨越津浦铁路、京山铁路位置，结合铁路现状，上部结构采用后张法预应力混凝土简支空心板，以满足施工期间铁路正常通行的要求。
八条匝道桥梁宽度均为8.0米，上部结构采用单箱单室截面形式，考虑景观要求和立交整体协调一致，除j线跨越盐坨桥梁高受限采用1.0米外，其它位置箱梁梁高均采用1.4米。在平面为小半径曲线的匝道处，采用25米标准跨径的普通钢筋混凝土连续箱梁。
桥台均采用一字形式，台身高度尽量减小，以缩短台后挡墙长度，保证城市空间通透性。
本桥址地表1.5～4.5米范围内为人工填土层，其余至地下50米范围内基本为亚粘土层，地质条件分布均匀、稳定。但市区道路地下管线较为密集，而相关资料又比较缺乏，为了保障施工中各类地下公用管线的安全，也为保证基础的承载能力，减少沉降，下部结构基础均采用钻孔灌注桩，上设承台。桩身直径1.5米，桩长依据承载力不同在30米至51米范围内。
3.3附属工程设计桥两侧设置防撞护栏，由钢筋砼实体部分和金属立柱、钢管扶手组合。桥上排水采用铸铁泄水孔，经墩柱上设置的pvc管引入地面排水系统。桥梁伸缩装置在防撞栏杆处向上弯起，采用全包型。混凝土箱梁桥面铺装底层采用纤维网混凝土，上层为沥青混凝土结构。为缓解桥头跳车现象，桥台位置均采用8米长钢筋混凝土搭板。
4设计施工中的关键问题
4.1跨越铁路段方案北横线在本立交桥范围内需要分别跨越津浦铁路三股线路和京山铁路三股线路，由于这几条线路均为铁路主线，施工期间必须保证列车的正常运行，故本次设计中，此两处铁路段桥梁采用简支板梁结构，并采用架桥机架梁。架梁的总体顺序为自东向西逐跨架设，利用与简支板相邻的已经施工完毕的现浇箱梁作为架桥机和喂梁门吊的拼装场地，架设完成第一孔简支板梁，再逐孔向前架设完成其余各孔梁。在设计中除正常设计使用荷载的计算外，还需对桥墩盖梁及下部钻孔桩偏心受力、上部结构简支梁、连续梁在施工荷载作用下的结构受力进行验算复核，以保证施工期间的结构安全。
4.2连续箱梁上部结构施工工艺立交桥上部结构施工采用满堂支架浇筑法，在跨越路口和需要位置通过军用梁预留施工期间临时通道，保证地面交通通行。
由于桥梁上部结构大多数为预应力结构，形成多联预应力箱梁相接，在施工顺序上，为保证工期，采取相邻联同时浇筑，即一联连续梁采用本联两端预应力张拉施工，而与其相邻的一联连续梁，则在边跨靠近中墩位置预留2米宽后浇湿接头，在湿接头位置张拉两侧预应力钢束，部分钢束锚于湿接头断面上，同时两侧部分钢束穿过湿接头锚于设置在腹板内侧的锚块上。该施工工艺可保证多联预应力连续箱梁同时施工，为按期完工争取宝贵时间。
在工期安排允许情况下，普通钢筋混凝土连续箱梁施工在预应力箱梁施工完成后进行，避免作业面交叉干扰较大。
4.3预应力混凝土连续梁梁高的选择本工程的立交为三层互通式，需要跨越多处现有地面道路、铁路以及河道。受局部地区净空限制，预应力混凝土连续梁桥梁结构的梁高相当较小。通过经济分析和比较后发现，适当降低梁高，使立交工程的整体规模大大减小，同时上部结构混凝土量减少，恒载的降低又对下部结构的工程量的节省极为有利，由此也节省了大量的材料运输、加工、吊装以及施工中的各种费用。对于连续梁结构，则通过采用高强混凝土和高强度钢绞线，来提高混凝土结构的质量。尤其在现代建筑技术日益进步的情况下，国际上，特别是发达国家，建筑结构较高的安全度是靠高强度材料来实现的。在《桥规jtgd62》中，相对于原规范，适当提高了混凝土强度等级，将高强混凝土列入规范，并推荐采用高强度钢绞线作为主导钢筋，也表示出了推广新型高强材料的趋势。本工程设计中采用了相对偏小的桥梁梁高，通过对最终工程效果的研究，由此对于本工程提高经济效益，保证结构质量，都产生了及其有利的影响。
5结语
目前，志成道立交桥梁已经全面完工，辅助路及照明绿化等配套设施建设也基本完善。很多市民已经亲身体会到了由此给生活带来的便捷，整个中心城区的时空距离也随之缩短。随着天津快速路路网的建成，对于改善市区交通紧张状况，提高车辆运营效率都将具有重大意义。
关键词：快速路
1工程总述
1.1设计原则志成道立交工程的总体设计根据天津市快速路网整体规划进行，同时考虑投资、工期、地面交通、施工场地等条件限制，本着尽量少拆迁、少占地，以节约工程投资，实现快速交通为原则，积极贯彻实用、经济、美观的建设方针。桥梁建筑的重点放在总体布置和主体结构上，结构总体外形注意与市区的景观、空间的比例相协调，在满足道路通行标准的前提下，力求技术先进，造型美观，节约造价，使工程建成后成为天津市又一美丽景观。
1.2交通组织志成道东西向由子牙河大桥终点至外环线，全长共4727.352米。为保证快速路交通的顺畅、快捷，设计将志成道设置在第三层。在南口路升至净空4.5米后，跨越津浦铁路及京山铁路后，升至第三层，先后跨越快速东纵和现状盐坨桥后，降至地面。志成道立交b、c线为志成道立交第二层，起点接东纵，跨越新开河后与东纵铁东路段高架桥连接。两主线方向均采用高架形式，与地面道路完全分离，保证快速路的畅通。
另外立交范围内还设置d、e、f、g、h、j、i匝道，分别沟通东纵通往外环线和子牙河方向交通以及与铁东路的互通。在南口路路口东侧设置的上坡道n线、下坡道m线，实现了快速路与辅道及南口路沟通。
由于立交桥的修建解决了东纵、北横绝大多数交通，沿线出行机动车及通往中环线部分车辆、非机动车及行人可通过地面交通来解决，为此，在志成道主线北侧设置了辅道，辅道下穿中环线并利用现状盐坨桥两侧辅道与中环线沟通。
2立交桥梁总体设计
立交桥跨径必须满足所跨越道路、铁路及河道的净空要求，并力求造型美观，经济适用，大小跨径由高处向低处逐渐过渡，防止梁高差异过大，以保持线条匀称和连续性。
根据以上原则，该立交桥除特殊跨越位置需要外，一般选择25米至30米中等跨径，同时兼顾各条线墩位对应布置原则，保证桥梁墩柱整体布置整齐，给人以良好的视觉感受，并保证各个墩柱均位于桥下相交道路净空限界以外。
3桥梁结构设计
3.1上部结构设计箱型梁断面整体刚度大，挠曲变形小，抗弯和抗扭性能好，尤其在曲线梁桥设计中优点更为突出。并且其外形美观，适用性强，具有先进、成熟的设计施工经验，施工方法比较灵活多样，是目前国内外广泛采用的高架结构形式。本工程位于市区内，景观要求较高，曲线梁段多，主线与匝道连接多，施工工艺宜采用现浇混凝土结构，而且就地现浇施工，可同时多工作面开展工作，施工进度快。因此，在本设计中，桥梁上部结构除跨越铁路位置采用预应力钢筋混凝土预制板梁外，其余位置均采用现浇连续箱型梁结构。
a、b、c线桥梁单幅标准断面宽度为12.75米，上部结构采用单箱双室截面形式，考虑景观要求和立交整体协调一致，除跨越辅道位置（跨径48米）梁高为2.2米、跨越中环线位置（跨径50米）梁高采用2.0米外，其余位置以标准跨径30米为主，梁高均采用1.4米。
a线跨越津浦铁路、京山铁路位置，结合铁路现状，上部结构采用后张法预应力混凝土简支空心板，以满足施工期间铁路正常通行的要求。
八条匝道桥梁宽度均为8.0米，上部结构采用单箱单室截面形式，考虑景观要求和立交整体协调一致，除j线跨越盐坨桥梁高受限采用1.0米外，其它位置箱梁梁高均采用1.4米。在平面为小半径曲线的匝道处，采用25米标准跨径的普通钢筋混凝土连续箱梁。
3.2下部结构设计城市立交桥需要桥下有较好的通视条件和景观，墩形以美观轻巧为佳。根据上部结构形式，本工程立交桥墩柱均采用矩形抹角独柱墩，墩顶通过曲线放大，与箱梁外形相协调。造型新颖别致、外形轮廓简洁、比例适度。
桥台均采用一字形式，台身高度尽量减小，以缩短台后挡墙长度，保证城市空间通透性。
本桥址地表1.5～4.5米范围内为人工填土层，其余至地下50米范围内基本为亚粘土层，地质条件分布均匀、稳定。但市区道路地下管线较为密集，而相关资料又比较缺乏，为了保障施工中各类地下公用管线的安全，也为保证基础的承载能力，减少沉降，下部结构基础均采用钻孔灌注桩，上设承台。桩身直径1.5米，桩长依据承载力不同在30米至51米范围内。
3.3附属工程设计桥两侧设置防撞护栏，由钢筋砼实体部分和金属立柱、钢管扶手组合。桥上排水采用铸铁泄水孔，经墩柱上设置的pvc管引入地面排水系统。桥梁伸缩装置在防撞栏杆处向上弯起，采用全包型。混凝土箱梁桥面铺装底层采用纤维网混凝土，上层为沥青混凝土结构。为缓解桥头跳车现象，桥台位置均采用8米长钢筋混凝土搭板。
4设计施工中的关键问题
4.1跨越铁路段方案北横线在本立交桥范围内需要分别跨越津浦铁路三股线路和京山铁路三股线路，由于这几条线路均为铁路主线，施工期间必须保证列车的正常运行，故本次设计中，此两处铁路段桥梁采用简支板梁结构，并采用架桥机架梁。架梁的总体顺序为自东向西逐跨架设，利用与简支板相邻的已经施工完毕的现浇箱梁作为架桥机和喂梁门吊的拼装场地，架设完成第一孔简支板梁，再逐孔向前架设完成其余各孔梁。在设计中除正常设计使用荷载的计算外，还需对桥墩盖梁及下部钻孔桩偏心受力、上部结构简支梁、连续梁在施工荷载作用下的结构受力进行验算复核，以保证施工期间的结构安全。
4.2连续箱梁上部结构施工工艺立交桥上部结构施工采用满堂支架浇筑法，在跨越路口和需要位置通过军用梁预留施工期间临时通道，保证地面交通通行。
由于桥梁上部结构大多数为预应力结构，形成多联预应力箱梁相接，在施工顺序上，为保证工期，采取相邻联同时浇筑，即一联连续梁采用本联两端预应力张拉施工，而与其相邻的一联连续梁，则在边跨靠近中墩位置预留2米宽后浇湿接头，在湿接头位置张拉两侧预应力钢束，部分钢束锚于湿接头断面上，同时两侧部分钢束穿过湿接头锚于设置在腹板内侧的锚块上。该施工工艺可保证多联预应力连续箱梁同时施工，为按期完工争取宝贵时间。
在工期安排允许情况下，普通钢筋混凝土连续箱梁施工在预应力箱梁施工完成后进行，避免作业面交叉干扰较大。
4.3预应力混凝土连续梁梁高的选择本工程的立交为三层互通式，需要跨越多处现有地面道路、铁路以及河道。受局部地区净空限制，预应力混凝土连续梁桥梁结构的梁高相当较小。通过经济分析和比较后发现，适当降低梁高，使立交工程的整体规模大大减小，同时上部结构混凝土量减少，恒载的降低又对下部结构的工程量的节省极为有利，由此也节省了大量的材料运输、加工、吊装以及施工中的各种费用。对于连续梁结构，则通过采用高强混凝土和高强度钢绞线，来提高混凝土结构的质量。尤其在现代建筑技术日益进步的情况下，国际上，特别是发达国家，建筑结构较高的安全度是靠高强度材料来实现的。在《桥规jtgd62》中，相对于原规范，适当提高了混凝土强度等级，将高强混凝土列入规范，并推荐采用高强度钢绞线作为主导钢筋，也表示出了推广新型高强材料的趋势。本工程设计中采用了相对偏小的桥梁梁高，通过对最终工程效果的研究，由此对于本工程提高经济效益，保证结构质量，都产生了及其有利的影响。
5结语
目前，志成道立交桥梁已经全面完工，辅助路及照明绿化等配套设施建设也基本完善。很多市民已经亲身体会到了由此给生活带来的便捷，整个中心城区的时空距离也随之缩短。随着天津快速路路网的建成，对于改善市区交通紧张状况，提高车辆运营效率都将具有重大意义。