城市高架桥结构方案研究

城市高架桥结构方案研究

王佳

（合肥市规划设计研究院，安徽 合肥 230041）

摘要：本文首先介绍了高架桥的发展历史及结构形式，其次介绍高架桥不同结构方案的适用条件、施工方法、优点及缺点，最后介绍高架桥附属结构，提出高架桥的景观发展趋势。本文可为今后高架桥方案设计提供参考。

 关键词：高架桥；结构方案；景观

Research On Structural Scheme of Urban Viaduct

Wang Jia

（Hefei Planning and Design Institute，Hefei，Anhui 230041）

Abstract: This paper first introduces the development history and structural forms of viaducts, then introduces the applicable conditions, construction methods, advantages and disadvantages of different structural schemes of viaducts, and finally introduces the auxiliary structures of viaducts, and puts forward the landscape development trend of viaducts. This paper can provide reference for the design of viaduct schemes in the future.

Key Words:viaduct；structural scheme；landscape

0前言

随着城市机动车保有量逐年增加，主要道路交通越来越繁忙，堵车成为一种常态，地面灯控平交逐渐不能满足城市交通组织的需要。作为一种城市立体交通组织形式，高架桥得到越来越多的应用。

1高架桥发展沿革

1.1高架桥的发展

1921年，世界上第一座用于汽车交通的高架桥在美国布朗克斯河风景区干道上建成。中国的高架桥建设发展起步较晚。1987年9月23日，中国国内第一座城市高架桥—广州市人民路高架桥建成。

1.2高架桥结构形式

国内高架桥发展大致分为三个阶段。

（1）2000年以前以预制拼装结构为主，现浇结构为辅。这一时期特点是跨径小，结构形式单一；注重适用功能及经济指标；施工机械及制造技术要求低。优点是经济性好，施工方便。缺点是结构离散性大、耐久性低、行车舒适性差、景观效果乱、适用跨径范围小。

（2）2000年至2010年以现浇结构为主。这一时期基本以现浇箱梁为主，重视结构整体性，外观较整洁；但粉尘污染及噪音污染大，交通影响大，施工质量不易控制。

（3）2010年以后现浇与预制装配式结构并行。

伴随桥梁工业化转型升级，装配化技术不断进步，新型预制装配式桥梁具备发展基础。主要结构形式包含钢箱梁、钢箱组合梁、多肋式钢板组合梁、预应力混凝土箱梁节段预制拼装等，同时下部结构墩柱、盖梁同步进行工厂预制。

2高架桥建设特点及关键点

2.1 高架桥建设特点

高架桥一般位于城市快速路，通常现状交通繁忙，交口处交通不允许中断，地下管线众多，建设条件复杂，工程规模大，景观要求高，工期要求紧。

2.2 高架桥建设关键点

主要包括以下：1)根据沿线周边交通环境选择合适的结构形式及施工方法；2)维持施工期间地面交通不中断；3)处理好与众多重要节点（管线、道路及河流）相互关系及可实施性；4)桥梁景观与环境和谐。

3高架桥上部结构

桥梁结构的合理选择是道路设计的重要因素，对此，在结合美观、经济并且满足建设进度的前提下，根据总体方案的布置，对适应桥梁结构的各种方案进行详尽的结构受力、技术经济、施工及景观等的分析比较。

3.1 现浇结构

该结构跨越能力较大，可较好满足一般城市高架桥使用要求[1]。结构断面可采用直腹板、斜腹板或曲线腹板形式。施工方法有支架现浇法、活动模板逐孔浇筑[2]等。

该结构整体性能好，结构刚度大，行车条件很好；跨越能力大，能适应各种平面线型和桥宽变化，断面外形丰富；但满堂支架施工时对环境及交通有较大影响；施工质量管控难度较大。

3.2 预制结构

（1）预制空心板梁

一般跨径≤25m，经济跨径在20m左右。结构高度低，工厂化程度高，运输、吊装方便，对地面交通影响较小，造价低，施工快速方便。但该结构纵向设铰缝，预拱度控制不好，易造成板间参差不齐；刚度小、整体性差；跨越能力小，景观效果差；对于平曲线和桥梁变宽处适应性差。

（2）预制T梁及小箱梁

T梁跨径25~50m，小箱梁跨径25~40m。主梁在工厂或施工现场预制，主梁安装后，浇筑现浇段形成整体。造价适中，施工快速方便，对施工设备没有特殊要求。对变宽度桥面的适应性较强。但建筑高度较大，从桥下仰视梁底，纵、横梁密布，比较凌乱，景观较差。

（3）钢箱梁

高架桥跨径基本在80m以下，钢箱梁均可适用。跨越能力强，梁高矮；施工速度快；断面造型适应性强，在互通匝道大跨径处尤其适用。但造价偏高，现场焊接工作量较大，一般适用于大跨度交口处，同时后期养护要求较高。

（4）钢箱组合梁

充分利用钢板受拉及混凝土受压性能，抗扭刚度大；跨径25~60m，既适用于高架主线，也可适用于匝道。该结构墩顶负弯矩区桥面板受力较复杂，一般通过利用支点升降法改善其受力。梁高较矮，造价适中，对交通影响较小。制作工艺较复杂；由于属于开口钢箱，在施工期间桥面板混凝土达到设计强度之前，扭转刚度相比建造成型后较低，这使得混凝土桥面板在施工期间对侧向失稳更加敏感。

4高架桥下部结构

下部结构共包含桩基、承台、墩柱、盖梁等部位，一般情况下高架桥桩基和承台为现浇施工，以下就墩柱和盖梁结构形式予以论述。

4.1 现浇墩柱和盖梁

传统现浇盖梁的高架桥桥墩一般适用于预制空心板、T梁及小箱梁结构等上部结构，结构形式单一。而不带盖梁的现浇墩柱[3]则可根据桥下空间做出不同造型，比如H型、Y型。

4.2 预制墩柱和盖梁

墩柱和盖梁在工厂分节预制，通过灌浆套筒等方式现场拼接，现场基础与预制构件同步施工，工序转换无缝衔接，有效缩短工期20%以上。

（1）墩柱施工

预制墩柱与现浇承台、预制盖梁之间通过灌浆套筒进行连接，灌浆套筒设置在墩柱底面和盖梁底面。

（2）盖梁施工

盖梁分两段在工厂预制，运输至现场后，利用临时支撑，吊装并通过灌浆套筒与预制墩柱连接，现场湿接缝浇筑混凝土并张拉钢束，完成安装。

（3）灌浆套筒及灌浆料要求

灌浆套筒及灌浆料是预制施工的关键，通常设计时要求灌套筒强度≥600MPa，钢筋进入套筒锚固长度不小于10d；套筒内采用高强度无收缩水泥灌浆料，一般对流动度、抗压强度、自由膨胀率、氯离子含量及沁水率等指标进行要求。

5高架桥附属结构

高架桥附属结构包含桥面铺装、桥面排水、桥面绿化养护、防撞护栏、声屏障、桥梁装饰等。随着城市居民对高架桥有更高的景观要求[4]，如何在实现功能的前提下尽量美观是设计师需要考虑的重点。

5.1 打造空中花廊

采用和防撞护栏一体化的花槽代替花盆外挂，更美观，更安全。同时增加自动滴灌系统远程控制，养护更方便。

5.2桥梁装饰

以当地特色文化为抓手，注重人文景观、装饰细节，再造“桥梁皮肤”。以作者所在安徽地区为例，可着重在“徽文化”上下功夫，通过桥墩喷涂及梁底彩绘等方式将徽州马头墙、古民居青砖及黄山迎客松等代表性文化符号融入到高架桥装饰方案。

徽州马头墙       古民居青砖       黄山迎客松

图1  桥梁装饰

6结语

本文通过介绍高架桥的发展历史，总结不同结构方案适用条件、施工方法及优缺点，以供桥梁设计者参考。同时也深入思考高架桥如何实现“融入不抢镜，增色不乱景，回归桥梁结构美学初衷”，达到“让生活更加美好”的目的。本文可为类似城市高架桥工程提供参考和借鉴。

参考文献

[1]．吴忠，郭俊伟．扬州市万福高架快速路总体设计．城市道桥与防洪，1009-7716（2020）12-0029-05．

[2]．林元培．桥梁设计工程师手册[M]．北京：人民交通出版社，2007．

[3]．王璇．城市高架桥桥墩景观设计．江西建材，1006-2890（2019）06-0041-02．

[4]．赵文聘．城市高架桥梁景观设计探讨[J]．中外公路，2018，33（006）：205-207．

作者简介：

王佳（1985-），男，湖北黄梅人，工学硕士，高级工程师，主要研究方向为桥梁及隧道结构设计。