张家界武陵山大道改扩建工程桥梁设计要点分析

张家界武陵山大道改扩建工程桥梁设计要点分析

李海涛

上海锦兴市政设计咨询有限公司，上海 200125

摘要：介绍了张家界武陵山大道改扩建工程桥梁设计初步设计要点。该工程沿线复杂多变，包括主线新建桥梁，梁底标高受限节点桥梁设计，老桥新改建桥梁布置及选型。针对具体情况采用多种桥梁形式。

关键词：张家界；武陵山大道；改扩建工程；桥梁设计

Analysis on Key Points of Bridge Design in Reconstruction and Extension Project of Wuling Mountain Road in

（Shanghai Jinxing Municipal Design Consulting Co., Ltd., Shanghai 200125）

LI Hai Tao

Abstract: This paper introduces the preliminary design of bridge design in the renovation project of Wuling Mountain Road in Zhangjiajie. The project along the complex and changeable, including the main line of the new bridge, beam at the end of the height of the node bridge design, the new bridge reconstruction and selection of new bridge. A variety of bridge forms are used for the specific situation.

Key words：Zhangjiajie ；Wuling Mountain；Renovation project；Bridge design

1项目背景

现阶段武陵山大道仅为双向2车道规模，存在旅游旺季期间交通拥堵，服务水平低，线形标准低，路况较差等等问题，严重影响景区对外沟通。

拟建的S306张清公路（武陵山大道）作为张家界境内的一条重要主干道路，北通武陵源，南接张家界市区，是城区与武陵源景区间的重要通道，它对张家界核心景区对外交通、区域经济繁荣、交通发展具有重要的作用。

2 工程概况

武陵山大道景区段拓改建工程，全长18.2km,其中半幅路基主要为利用老路改建，半幅路基为新建。原始地貌单元主要为低山和沟谷，道路旁边分布有山体、沟谷、溪流、耕地、水库、居民区。场地地势起伏较大，部分地段交通条件较差。

工程利用现有省道S306张清公路改建作为半幅路基，同时新建半幅路基，标准半幅路基为11m宽（不含土路肩），断面尺寸为8.5m(机动车道)+2.5m(绿道)，对老S306张清公路进行提质改造。

3 总体设计方案

1）总体线位

工程从X018至武陵源区段，全长约18.2km，海拔起伏明显，从起点高程230m至武陵源365m，中间穿越武陵山脉，武陵山脉最高1100m，受到武陵山脉阻隔重新选线穿越难度较大，从地势上分析总体线位沿既有线位位置布置较为合理。

2）平面线型

项目平面原则上按规划布设，具体线位经分析研究、现场踏勘，结合道路沿线地形地质、周边环境和本项目的特调适当进行调整，综合确定，确保线形优美。

3）总体断面

两岔水库段道路前半段主要左线利用老路，对老线进行拓宽改建为2快1慢的断面，右线大部分在水库上方，新建半幅桥梁。

4.主要技术标准

1）道路等级及建设规模

城市主干路（郊区段），同时设计参照一级公路（集散型）标准设计。

2）设计速度

60km/h，局部路段由于改造老路线形及地形的限制路段限速40km/h。

3）设计基准期：100年。

4）桥梁结构设计使用年限： 100年。

5）设计荷载标准：汽车荷载：城-A级；人群荷载：按照《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）取用。

6）抗震设防标准

按照地震基本烈度6度设防，地震动峰值加速度0.05g.根据《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ 166-2011），抗震设防分类为丙类，抗震设计方法为C类，采用7度抗震措施。

7）桥梁设计安全等级

设计安全等级一级，结构重要性系数γo＝1.1。

5. 新建桥梁设计方案

标准跨桥梁设计

经过近十几年全国的桥梁建设实践，桥梁结构设计总原则已经潜移默化地由传统的安全、实用、经济、美观转变为讲究安全的耐久性、实用的舒适性、经济的合理性以及美观的人文、环保、生态等和谐效果的统一性。

根据施工方法的不同高架桥梁可采用现浇结构、预制结构。

本工程在一般路段的标准桥梁推荐采用预制小箱梁的结构形式，预制小箱梁施工工艺、施工经验更为成熟，造价较为经济，对施工技术要求也较低，施工快速，相比较预制T梁和空心板梁，景观性也较好。纵向先简支后连续，减少伸缩缝数量，改善行车舒适性，同时也提高了结构耐久性。标准跨径采用30m，桥墩间距较为适宜；而且30m跨径布置也相对灵活，可以满足多数情况下的布墩要求。

6.桥梁架设方案比选

1)独柱高架桥方案

桥梁按照百年一遇洪水位设计，盖梁底标高高出洪水位1.5m～2.0m，梁底标高高出洪水位3.6m～4.1m。上部结构可选用预制小箱梁或者现浇混凝土连续箱梁，下部结构采用独柱墩。为尽量少占用河道和减少桥墩对水流的阻碍作用，桥墩尺寸为1.5m（迎水面）x2.0m（顺桥向）。

2)沿河框架桥方案

桥梁按照百年一遇洪水位设计，标准断面桥面设计标高高出与原有老路路面高程约1.5m左右。为尽量减少阻水，框架桥左侧立墙边线与挡墙临河外边线重合，原有挡墙拆除。

框架桥采用整体式基础，埋置深度为局部冲刷线下800mm。考虑到洪水期间局部冲刷问题，为避免框架桥不均匀沉降和抗浮，整体底板下采用桩基础。

该方案有点主要是路面景观效果较好，避免压抑感，造价相对较低，施工方便。缺点是对河道影响较大，改变了原有河道的水力条件，难以通过水利防洪部门的要求；施工期间交通组织困难。对环境影响较大，百丈峡溪河滩地发育，提供了较多的生物等栖息地，框架桥修建后桥下常年无阳光，基本不适合生物栖息的环境，对娃娃鱼等的繁衍和生长造成极大的威胁。而且也极易造成废弃物的污染和堵塞。因此，不推荐框架桥方案。

3)沿老路门墩高架桥方案

总体设计考虑在原有张清公路路基上设置一副高架桥作为主线上行，高架设置考虑桥下净空的要求。桥墩采用门墩形式，桥墩一侧位于老路山体中，另一侧位于百丈峡溪中。

该方案相比较与独柱高架桥方案，并未减少桥墩对河道的阻水。而且门墩高架桥景观效果较差，行车压抑，工程规模大，占地较多，造价较高，交通组织困难。因此，不推荐门墩高架桥方案。

独柱高架桥方案断面 沿河框架桥方案断面 沿老路门墩高架桥方案断面

桥梁架设方案比选表

综上所述，百丈峡溪桥梁架设方案推荐采用独柱高架桥，对河道和环境的影响均较小；通过对柱子的合理设计，尽量减少对河道的阻水，考虑合理的桥面高程，能满足桥梁的防洪要求，对防洪是最优的方案。另外，如果上部结构采用预制小箱梁，可以简化施工难度，有利于施工交通组织。

7.梁底标高受限节点桥梁设计

由于防洪要求较高，如果桥梁高度较高，会造成不利于总体方案设计、周围居民的出行，同时会造成较多的废弃工程，增加工程造价。

本工程在老路两侧有较多的横向道路，是周围居民出行的唯一通道。按照防洪要求，如果采用预制小箱梁方案，桥面较老路抬高约3.03m，造成两侧居民出行无法实现；

根据总体，部分路段左线和右线距离较近，是按照合并路基段设计，如果高差太大会造成方案不可行，而且行车感受较差；

工程在百丈峡观景平台和高云路路口须与老桥顺接，标高无法抬升。因为预制结构存在盖梁，会增加桥梁高度，因此本节点采用现浇连续板。

上部结构设计

标准跨径为3x20m，梁高1.2m，等高；断面内孔道直径为800mm，间距1m，挑臂长度0.9m；顶板厚度200mm，底板厚度200m，腹板厚度200mm；横向支座间距为6m。

下部结构设计

桥墩采用桩柱式，单桩单柱，圆形立柱。中墩：直径1000mm圆立柱；边墩：柱底位置为直径1000mm圆形，柱顶为放置支座沿着顺桥向扒开至1.43m。桩顶之间设置0.8m（顺桥向）x1m（厚度）的系梁。

根据计算，桩基均采用Φ1.5m大直径冲孔灌注桩基础单桩单柱。

8结语

面对工程沿线复杂多变的情况，必须严格做到以下几点：

1）深入调查研究工作，切实掌握现场资料，做好结构设计的近、远期相结合，无废弃工程，并便于实施操作。

2）充分考虑自然灾害对桥梁结构的影响。桥梁所采用的结构型式和材料，需充分考虑结构的耐久性、确保桥梁正常服役期限满足要求。

3）充分重视施工方案研究和施工组织设计，以提高工效，缩短施工工期。力求施工方便、快速；尽量减少管线搬迁，尽量减少施工期间对交通的影响。

才能切实做到“功能适用、结构安全、造价经济、结构耐久、环境保护”和工程可实施性的总技术目标。

参考文献

[1]上海市城市建设设计研究总院. 武陵山大道景区段（G241两岔-百丈峡） 拓改建工程初步设计文件［R］.2016.