国道104济南零点立交至燕山立交高架桥设计方案比选

国道104济南零点立交至燕山立交高架桥设计

方案比选

论文导读：国道104济南零点立交至燕山立交高架桥是国

道104穿越济南城区的过境路段。燕山立交顶升改造段170

米。按一级公路标准进行设计。方案比选的过程即是对初步设

计方案进行不断优化的过程。顶升，发表论文，国道104济南

零点立交至燕山立交高架桥设计方案比选。高架桥，设计，方

案比选，顶升

一、概述

国道104济南零点立交至燕山立交高架桥是国道104穿越

济南城区的过境路段，同时也是济南市的市政道路，是规划的

三横五纵双快体系（快速路、快速公交）的一纵，上部为城市

快速路，下部地面道路为快速公交路（BRT系统）。

本项目路线全长8425米，全线为高架桥工程，其中新建

桥梁约7699米，利用全福立交已建桥梁约394米，燕山立交

顶升改造段170米。2022年第十一届全国运动会将在山东省

省会济南召开，本项目的建设将为成功举办全运会提供强有力

的交通支撑。

二、主要技术标准

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1、道路等级：

按一级公路标准进行设计，同时满足城市快速路标准。

2、设计速度：主线60公里/小时，匝道40公里/小时。

3、桥梁宽度：主线宽度25米，双向六车道；匝道宽度8

米，单向单车道。

4、桥涵设计荷载：公路－I级。

5、抗震设防标准：地震基本烈度Ⅶ度，地震动峰值加速

度0.10g。

三、设计原则

除遵循适用、安全、经济、美观等基本原则外，还必须满

足以下要求：

1、由于工期较紧，所选用的结构形式应保证施工时能同

时开辟多个工作面。

2、项目位于繁华市区，施工中不确定因素很多，所选用

的结构形式不仅要能满足工期要求，而且当结构跨径需要改变

时要比较容易。

3、桥梁设计要结合地面道路布置和交通规划，选择适宜

的下部结构型式，给地面道路留出适宜的净高和净宽。

4、桥梁在跨越河流及相交路口时，应根据相关规划及实

际情况，选用合理的跨径，尽量一跨跨越。发表论文，顶

升。。

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四、设计方案比选

1、结构体系比选

适合城市高架桥的桥梁结构型式可选择连续体系，也可以

采用简支体系。连续体系可选择等高度或变高度连续梁，简支

体系可以采用空心板、T梁、小箱梁等。

连续结构外观流畅，轻盈美观，行车条件好，施工受客观

条件限制需调整桥跨布置时较容易，其缺点是造价稍高，施工

周期较长。

简支结构具有可工厂化预制、质量容易保证、上部架设简

单、工程造价低等优点，其主要缺点是结构整体性、耐久性

差，景观效果较差，施工受限制时改变跨径较困难，行车舒适

性较差，在城区内建设预制场地及运梁比较困难。

城市高架桥各种桥型经济、性能比较表

桥型造价景观施工工艺对交通的影响建筑高度对地面道路

BRT适用性后张法预应力砼T梁低较差成熟较小较小差后张法

预应力砼小箱梁较低较好成熟较小较小差先张法预应力砼空心

板低差成熟较小小差等高度预应力砼连续梁较高好成熟较大大

好 综合考虑适用、经济、美观、施工等因素最终采用连续

梁结构。

2、基本跨径选择

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根据城市高架桥建设经验，连续结构跨径在25～45m之间

是较适宜、经济的。在城市中布置30m跨径连续梁不仅在外形

上较美观、和谐，桥墩间距不显狭小，而且30m跨径布置灵

活，在城市高架中较适用。45m跨径与30m跨径相比可有效缩

短工期，但是造价稍高，需要桥梁建筑高度较大。

本项目最终采用30m作为基本跨径，在跨越河流、路口、

铁路等关键节点时，再根据实际情况调整跨径布置。

3、上部结构断面比选

上部结构断面从众多方案中筛选出三个箱形截面，方案Ⅰ

采用单箱三室截面，方案Ⅱ采用单箱五室鱼腹式截面，方案Ⅲ

采用单箱三室大悬臂截面。

相比而言，方案Ⅰ截面腹板数目较少，施工简便，且外形

美观大方，是国内高架工程中普遍采用的截面形式。方案Ⅱ美

观效果较好，但是材料用量较多，腹板数目多，施工较复杂。

方案Ⅲ外形效果较好，但是结构横向受力较为复杂，斜腹板施

工质量不易保证，施工工艺尚不够成熟。经综合比较，最终采

用方案Ⅲ。

4、下部结构选型

本项目穿越城区繁华地段，根据规划，桥梁下方将建设

BRT快速公交系统，根据地面道路的规划，墩柱外缘之间距离

控制为6米。

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在上图所示的桥墩类型中，方案Ⅰ立柱上部为弧形，整体

为大Y形，立柱间以系梁连接，增强了稳定感，但是系梁要施

加较大的预应力，整个体系受力及施工均较为复杂。方案Ⅱ为

薄壁式墩，结构整体受力，但中间为实体，顺桥向不通透，不

满足BRT系统车站区桥墩之间行人穿行的需要，材料用量较

多，造价较高。方案Ⅲ为双柱式结构，外形简洁明快，受力明

确，施工简单，造价较低。综合考虑结构受力、景观、经济等

因素，最终采用方案Ⅲ。

5、跨铁路段设计方案比选

本项目地面道路与高架桥分别下穿和上跨胶济铁路及客运

专线。客运专线与老铁路线间距约24米，在项目位置比老铁

路线高出约11米。在跨越胶济铁路及客运专线时，其墩柱布

置必须考虑地面道路的通行要求，同时桥梁结构的选型应满足

施工时尽量不影响铁路的正常通行。

设计中提出了两种方案，即现浇连续梁方案和简支转连续

小箱梁方案。

现浇连续梁方案采用满堂支架法施工，施工期间对铁路通

行影响较大；同时为满足施工期间地面道路通行需要，需搭设

临时通道，支架高度高，用量大，占用时间长；在靠近铁路的

一联箱梁施工时，由于支架距离铁路高压线较近，存在一定安

全隐患；造价较高。

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小箱梁方案采用预制装配法施工，施工期间对铁路通行影

响较小；架设时地面道路可以半幅通行；上部主梁预制可以和

下部结构施工同步进行，安装及现浇湿接头时间较短；仅在施

工桥墩横梁时需用支架，支架用量少，占用时间短；造价较

低。其缺点是外形与总体不协调，景观效果略差。

综合考虑，最终确定采用小箱梁方案。发表论文，顶

升。。

6、燕山立交改造段方案比选

新建高架桥与燕山立交对接时，由于原桥桥面标高较低，

必须抬高桥面，需要对燕山立交三联（双幅六联）箱梁进行抬

升或拆除重建，即DH11联、DH12联和DH13联，其中DH11联

为225米预应力混凝土连续板，DHL12联、DHL13联为320米

普通钢筋混凝土连续板。DHL13联、DHL12联位于变宽段上，

桥梁总宽度从26米直线变化到47米，DHL11联全宽47米。

若将原桥拆除重建，其总造价包括拆除费用和重建费用，

不仅造价较高，而且由于燕山立交建成通车不足五年，拆除重

建将造成不良的社会影响，因此确定对该段桥梁进行抬升改

造。发表论文，顶升。。设计中对燕山立交的抬升改造提出了

两个方案，即提升方案和顶升方案。提升方案可以连续作业，

施工时不占用桥下空间，桥墩截断及接高施工方便，缺点是施

工费用相对较高。顶升方案支架布置简单，施工费用相对较

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低，缺点是占用桥下空间，影响桥墩凿除及接高。综合考虑，

最终确定采用顶升方案。

五、结语

城市高架桥设计需要考虑的因素非常多，方案比选的过程

即是对初步设计方案进行不断优化的过程，也是适用、安全、

经济、美观等设计基本原则得到贯彻和落实的过程。本工程在

紧张的设计过程中，进行了多角度的方案比选，全面贯彻了精

细化设计理念，取得了良好的经济效益和社会效益。

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