國道104濟南零點立交至燕山立交高架橋設計方案比選

國道104濟南零點立交至燕山立交高架橋設計

方案比選

論文導讀：國道104濟南零點立交至燕山立交高架橋是國

道104穿越濟南城區的過境路段。燕山立交頂升改造段170

米。按一級公路標準進行設計。方案比選的過程即是對初步設

計方案進行不斷優化的過程。頂升，發表論文，國道104濟南

零點立交至燕山立交高架橋設計方案比選。高架橋，設計，方

案比選，頂升

一、概述

國道104濟南零點立交至燕山立交高架橋是國道104穿越

濟南城區的過境路段，同時也是濟南市的市政道路，是規劃的

三橫五縱雙快體系（快速路、快速公交）的一縱，上部為城市

快速路，下部地面道路為快速公交路（BRT系統）。

本項目路線全長8425米，全線為高架橋工程，其中新建

橋梁約7699米，利用全福立交已建橋梁約394米，燕山立交

頂升改造段170米。2022年第十一屆全國運動會將在山東省

省會濟南召開，本項目的建設將為成功舉辦全運會提供強有力

的交通支撐。

二、主要技術標準

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1、道路等級：

按一級公路標準進行設計，同時滿足城市快速路標準。

2、設計速度：主線60公里/小時，匝道40公里/小時。

3、橋梁寬度：主線寬度25米，雙向六車道；匝道寬度8

米，單向單車道。

4、橋涵設計荷載：公路－I級。

5、抗震設防標準：地震基本烈度Ⅶ度，地震動峰值加速

度0.10g。

三、設計原則

除遵循適用、安全、經濟、美觀等基本原則外，還必須滿

足以下要求：

1、由于工期較緊，所選用的結構形式應保證施工時能同

時開辟多個工作面。

2、項目位于繁華市區，施工中不確定因素很多，所選用

的結構形式不僅要能滿足工期要求，而且當結構跨徑需要改變

時要比較容易。

3、橋梁設計要結合地面道路布置和交通規劃，選擇適宜

的下部結構型式，給地面道路留出適宜的凈高和凈寬。

4、橋梁在跨越河流及相交路口時，應根據相關規劃及實

際情況，選用合理的跨徑，盡量一跨跨越。發表論文，頂

升。。

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四、設計方案比選

1、結構體系比選

適合城市高架橋的橋梁結構型式可選擇連續體系，也可以

采用簡支體系。連續體系可選擇等高度或變高度連續梁，簡支

體系可以采用空心板、T梁、小箱梁等。

連續結構外觀流暢，輕盈美觀，行車條件好，施工受客觀

條件限制需調整橋跨布置時較容易，其缺點是造價稍高，施工

周期較長。

簡支結構具有可工廠化預制、質量容易保證、上部架設簡

單、工程造價低等優點，其主要缺點是結構整體性、耐久性

差，景觀效果較差，施工受限制時改變跨徑較困難，行車舒適

性較差，在城區內建設預制場地及運梁比較困難。

城市高架橋各種橋型經濟、性能比較表

橋型造價景觀施工工藝對交通的影響建筑高度對地面道路

BRT適用性后張法預應力砼T梁低較差成熟較小較小差后張法

預應力砼小箱梁較低較好成熟較小較小差先張法預應力砼空心

板低差成熟較小小差等高度預應力砼連續梁較高好成熟較大大

好 綜合考慮適用、經濟、美觀、施工等因素最終采用連續

梁結構。

2、基本跨徑選擇

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根據城市高架橋建設經驗，連續結構跨徑在25～45m之間

是較適宜、經濟的。在城市中布置30m跨徑連續梁不僅在外形

上較美觀、和諧，橋墩間距不顯狹小，而且30m跨徑布置靈

活，在城市高架中較適用。45m跨徑與30m跨徑相比可有效縮

短工期，但是造價稍高，需要橋梁建筑高度較大。

本項目最終采用30m作為基本跨徑，在跨越河流、路口、

鐵路等關鍵節點時，再根據實際情況調整跨徑布置。

3、上部結構斷面比選

上部結構斷面從眾多方案中篩選出三個箱形截面，方案Ⅰ

采用單箱三室截面，方案Ⅱ采用單箱五室魚腹式截面，方案Ⅲ

采用單箱三室大懸臂截面。

相比而言，方案Ⅰ截面腹板數目較少，施工簡便，且外形

美觀大方，是國內高架工程中普遍采用的截面形式。方案Ⅱ美

觀效果較好，但是材料用量較多，腹板數目多，施工較復雜。

方案Ⅲ外形效果較好，但是結構橫向受力較為復雜，斜腹板施

工質量不易保證，施工工藝尚不夠成熟。經綜合比較，最終采

用方案Ⅲ。

4、下部結構選型

本項目穿越城區繁華地段，根據規劃，橋梁下方將建設

BRT快速公交系統，根據地面道路的規劃，墩柱外緣之間距離

控制為6米。

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在上圖所示的橋墩類型中，方案Ⅰ立柱上部為弧形，整體

為大Y形，立柱間以系梁連接，增強了穩定感，但是系梁要施

加較大的預應力，整個體系受力及施工均較為復雜。方案Ⅱ為

薄壁式墩，結構整體受力，但中間為實體，順橋向不通透，不

滿足BRT系統車站區橋墩之間行人穿行的需要，材料用量較

多，造價較高。方案Ⅲ為雙柱式結構，外形簡潔明快，受力明

確，施工簡單，造價較低。綜合考慮結構受力、景觀、經濟等

因素，最終采用方案Ⅲ。

5、跨鐵路段設計方案比選

本項目地面道路與高架橋分別下穿和上跨膠濟鐵路及客運

專線。客運專線與老鐵路線間距約24米，在項目位置比老鐵

路線高出約11米。在跨越膠濟鐵路及客運專線時，其墩柱布

置必須考慮地面道路的通行要求，同時橋梁結構的選型應滿足

施工時盡量不影響鐵路的正常通行。

設計中提出了兩種方案，即現澆連續梁方案和簡支轉連續

小箱梁方案。

現澆連續梁方案采用滿堂支架法施工，施工期間對鐵路通

行影響較大；同時為滿足施工期間地面道路通行需要，需搭設

臨時通道，支架高度高，用量大，占用時間長；在靠近鐵路的

一聯箱梁施工時，由于支架距離鐵路高壓線較近，存在一定安

全隱患；造價較高。

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小箱梁方案采用預制裝配法施工，施工期間對鐵路通行影

響較小；架設時地面道路可以半幅通行；上部主梁預制可以和

下部結構施工同步進行，安裝及現澆濕接頭時間較短；僅在施

工橋墩橫梁時需用支架，支架用量少，占用時間短；造價較

低。其缺點是外形與總體不協調，景觀效果略差。

綜合考慮，最終確定采用小箱梁方案。發表論文，頂

升。。

6、燕山立交改造段方案比選

新建高架橋與燕山立交對接時，由于原橋橋面標高較低，

必須抬高橋面，需要對燕山立交三聯（雙幅六聯）箱梁進行抬

升或拆除重建，即DH11聯、DH12聯和DH13聯，其中DH11聯

為225米預應力混凝土連續板，DHL12聯、DHL13聯為320米

普通鋼筋混凝土連續板。DHL13聯、DHL12聯位于變寬段上，

橋梁總寬度從26米直線變化到47米，DHL11聯全寬47米。

若將原橋拆除重建，其總造價包括拆除費用和重建費用，

不僅造價較高，而且由于燕山立交建成通車不足五年，拆除重

建將造成不良的社會影響，因此確定對該段橋梁進行抬升改

造。發表論文，頂升。。設計中對燕山立交的抬升改造提出了

兩個方案，即提升方案和頂升方案。提升方案可以連續作業，

施工時不占用橋下空間，橋墩截斷及接高施工方便，缺點是施

工費用相對較高。頂升方案支架布置簡單，施工費用相對較

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低，缺點是占用橋下空間，影響橋墩鑿除及接高。綜合考慮，

最終確定采用頂升方案。

五、結語

城市高架橋設計需要考慮的因素非常多，方案比選的過程

即是對初步設計方案進行不斷優化的過程，也是適用、安全、

經濟、美觀等設計基本原則得到貫徹和落實的過程。本工程在

緊張的設計過程中，進行了多角度的方案比選，全面貫徹了精

細化設計理念，取得了良好的經濟效益和社會效益。

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