衡洲大道新建湘江大桥桥位方案研究

衡洲大道新建湘江大桥桥位方案研究

衡州路位于衡阳城市规划区内的中轴线上。它是一条流经衡阳东西方向的主要交通道路。衡洲大道西起既有衡湘公铁桥西岸,与湘桂路连接,东至东外环路,全长8.491km。道路规划路幅宽64m,高架桥规划路幅宽24m。衡洲大道A合同段起点位于湘桂路与蒸阳路交点,终点位于建湘路互通立交,全长2620.797m,其中桥梁总长2180.95m,包括跨湘江飞雁拱、跨衡阳客技站系杆拱、东风互通、建湘互通及沿途高架桥。1主要标准(1)道路等级城市主干道I级。(2)启动速度60km/h。(3)桥梁劳耗等级城-A级;跨度≥150m桥梁采用“公-I级”。2整体设计2.1平纵设计2.1.1方案三:衡洲大道右幅新建湘洲河桥位作为方案《衡阳市城市总体规划》(2002～2020年)中规划的衡洲大道在跨越湘江的桥位受周边既有密集建筑及湘桂铁路、衡阳铁路工程学校等诸多因素的控制,平面空间走廊非常有限。在城市总体规划布局中,衡洲大道跨湘江桥梁左右分幅,左幅利用既有衡湘公铁桥,右幅在既有衡湘公铁桥上游新建大桥,按照满足施工对既有桥梁的最小安全距离并行紧邻布置。在方案设计中发现:①衡洲大道右幅新建湘江大桥规划桥位与国家规划预留的湘桂铁路提速改造新建湘江大桥桥位冲突;②衡洲大道右幅新建湘江大桥规划桥位与衡洲大道在路线前后平纵面的衔接不如将新建桥位改到既有桥下游平顺;③将衡洲大道新建湘江大桥桥位调整到下游后,同样能满足周边建筑物不拆迁;交通组织更方便合理。鉴于以上原因,设计提出将衡洲大道新建湘江大桥桥位由既有衡湘公铁桥上游改到下游方案。经衡阳市规划局组织召开衡洲大道湘江大桥桥位比选专家论证会,采用了下游方案。这样使衡洲大道总体平纵面更趋合理,而且大大减少了与铁路的矛盾与冲突,达到了总体的统一协调与合理规划。2.1.2对横断面宽度组成进行重新取值由于原规划对衡洲大道规划用地控制不到位,导致衡洲大道规划用地宽度严重不足和不合理,现状能利用的宽度仅24.2m,不能满足衡洲大道双向6车道的宽度布置的现有规范要求。针对这种情况,考虑到以下几方面因素,对横断面宽度组成进行了重新论证,并合理取值。(1)我国现有城市道路规范制定时间较早,规范中对车道宽度的取值是在国内外调研及实测基础上并考虑我国当时汽车车况及载重车比例较大的特点,取较大值而确定制定的。(2)今后的发展趋势是城市内小车所占比重越来越大,车况越来越好,且过境载重车往往绕城过境。(3)目前在我国许多大中型城市均已根据城市内交通现状,对车道横断面宽度的取值发布了地方性的规划指导思想。(4)机械化清洁养护及维修设备的普及使用。鉴于以上因素,经过论证,本次对高架桥横断面宽度的取值见图1所示。2.2项目计划2.2.1iii-3级:iii-3级湘江是湖南省骨干航道之一,桥址处通航标准为III-3级,跨越航道建筑物要求净高10m,净宽60m,上底宽45m,侧高6m。最高通航水位按照20年一遇水位采用。(1)主2面地面既有衡湘公铁桥上层为宽10m的公路桥面,下层为单线湘桂铁路明桥面,主跨布置为2×60.5m+2×60.5m+3×60.5m三联连续铆接钢桁梁。(2)桥面结构布置由于建桥后对水流及通航会产生影响,考虑通航安全、桥梁造型以及当今桥梁大跨高新技术的发展,本次方案设计在与既有桥对应的基础上把中孔孔径扩大到184m,从外观来看其效果为3孔既有桥孔对应本桥中孔,边孔则采用60m的跨径。在桥梁高度问题上,为达到两桥并行视觉上的平衡,新老两桥顶层桥面标高相同。主跨孔径布置采用60m+60m+184m+60m+60m,中间3孔60m+184m+60m采用飞雁拱,飞雁的边孔60m采用钢管混凝土桁架,与飞雁拱连续。飞雁拱与衡阳市雁城的美称丝丝入扣,仿佛一只展开双翼的大雁,翱翔在风景秀丽的湘江,飞雁拱的桥型结构见图2所示。2.2.2下承式钢管混凝土驳岸结构该处为跨越京广铁路及衡阳客技站,共16股道,公路与铁路斜交28°。由于是电气化铁路,为不影响铁路的运营及将来铁路的发展,采用1-168m系杆拱1跨跨越。主桥为跨经168m、计算跨度156m的下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥,桥面宽24m,全宽28m。拱肋与桥墩固结,不设支座,采用预应力钢绞线作为拉杆平衡拱的推力。桥面采用预应力钢-混凝土组合梁,纵向漂浮体系。2.2.3铁路行车影响本工程全部高架于湘桂铁路和三化厂专用铁路上方,铁路位于桥墩立柱之间通过,既要考虑铁路净高净宽的限界要求,也要考虑施工对铁路行车的影响。综合多方面的因素,确定采用如下桥型方案。(1)跨湘桂铁路立交将既有衡湘公铁桥东、西岸桥头小半径的引桥部分拆除,设置大半径S曲线改善线形条件;梁部采用25m空心板,设牛腿;桥墩采用矩形双柱墩、挖孔桩基础。(2)跨越三化专用铁路高架桥梁部为连续梁,按行车方向分左右两幅桥分建,连续梁桥墩为圆形截面双柱式桥墩,三化专用铁路从左右两幅桥桥墩中间穿过。2.2.4复合式立交方案(1)东风路立交位于衡洲大道、东风路、光明路及东风支路交叉口。东风路北行进入107国道,南行通往京珠高速入口;是目前连接衡阳火车站东西两侧的一条主要通道;东风路-东风支路-衡湘公铁桥是连接京珠高速与322国道的纽带。该路口交通复杂,车流量大,现有交通能力已趋饱和。(2)对东风路北向至衡洲大道西面方向右转弯的交通流,直接右转利用既有广东路直接上既有湘江衡铁公路桥解决该方向行车;对东风路南面方向的行车左转弯上衡洲大道,在东风路立交范围沿东风路直行至衡阳火车站前平面交叉路口左转进入广东路,利用广东路上既有湘江衡铁公路桥。其余6个方向的行车分别设置A～F6个匝道实现互通。通过设置6条互通匝道和两个方向利用既有道路的方案,完全实现了各方向的交通顺畅,并将占地及拆迁量控制到了最低。(3)匝道桥结构及桥梁部分采用混凝土连续梁和预应力混凝土连续梁,匝道桥桥墩全部采用单柱式矩形截面桥墩,基础采用钻孔桩基础。2.2.5湘路外城市道路建湘路立交桥位于建湘路东侧,除建湘路外,没有既有城市道路,根据规划要求,该立交设计成半互通形式。本次设计为部分长条苜蓿叶形立体交叉。3科学3.1双层桥面飞雁拱结构新技术新建湘江大桥为双层桥面形式,上层为机动车道,下层为非机动车及人行道,该桥桥型结构为飞雁拱,为适应两层桥面的特点,把传统飞燕拱的双翼上下拉开,形成大飞雁拱,这种双层桥面的飞雁拱目前国内外还没有检索到相同的桥型,边跨采用的钢管混凝土桁梁国内建成的也较少,桁梁钢管与桥面横梁直接固结的形式目前也没有检索到先例,因此本桥采纳了一些新技术,有的在国内外是首次采用,这些新技术的特点归纳如下。(1)两层桥面飞雁拱的桥型。(2)钢管混凝土桁梁。(3)桁梁钢管与桥面横梁直接固结的技术。(4)空心钢管与钢管混凝土复合拱桥技术。3.2项目研究建议由于双层桥面飞雁拱桥型目前是首次采用,因此,在新结构应用前,应进行深入透彻的研究和试验。针对本桥的技术特点和难点,建议开展以下项目的科研试验工作。(1)施工、运营阶段结构抗风性能试验研究。(2)结构抗震分析研究。(3)结构极限承载力分析研究及模型试验。(4)拱座局部应力分析研究及模型试验。(5)系杆横梁局部应力分析及模型试验。(6)施工监控与监测。(7)系杆张拉测试。(8)成桥静动载试验研究。(9)空钢管节点疲劳试验。(10)空钢管局部稳定试验。4湘桂铁路、刚架系统集成施工(1)上跨湘桂铁路简支梁采用架桥机架设。(2)跨湘桂铁路处桥墩基础施工采用挖孔方式成孔。(3)连续梁采用满堂支架法施工。(4)在湘桂铁路范围施工期间,对受影响的湘桂铁路在限界外进行全封闭,左右侧搭设万能杆件支架,顶上铺设槽钢,以确保高架桥施工期间湘桂铁路运营的安全。(5)160m刚架拱桥地处城市闹市区,桥位处房屋密集,股道众多,铁路运输繁忙,为尽量减少拆迁及降低对铁路运输的影响,采用缆索吊机斜拉扣挂悬臂拼装法进行施工。(6)跨湘江飞雁拱大桥采用浮拼施工。(7)在湘桂铁路范围施工期间,对受影响的湘桂铁路在限界外进行全封闭,左右侧搭设万能杆件支架,顶上铺设槽钢,以确保高架桥施工