邵晓东

（宁波市通途投资开发有限公司，浙江宁波 315010）

1 工程概况

宁波市北环快速路西起前洋立交收费站，东至世纪大道，道路全长约16 km，全线按“主线高架+地面辅道”布置。其中主线高架在金山路西侧至江北大道之间与宁波市轨道4号线共线，两者合建为一体化双层高架结构，其中城市快速路位于上层，轨道交通高架位于下层，合建段全长约6.95 km。北环快速路主线高架与地面辅道均为双向六车道，汽车荷载为城－A级，主线设计车速为80 km/h，标准桥宽为25.5 m，地面辅道设计车速为50 km/h；轨道交通采用B型车，按6辆编组，双线标准段桥宽为9.1 m，共设一体化轨道交通车站4座，并在其中一个车站附近设置轨道交通存车线及折返线，成为国内第一条共建段设置轨道交通存车线及折返线等配线的一体化双层高架桥，图1为宁波北环快速路总平面图[1]。

图1 总体平面布置示意图

上海市共和新路高架等国内前两条城市快速路与轨道交通共建的双层高架均采用简支结构体系，而宁波市北环快速路从行车舒适性角度出发，上层采用连续结构，并受立交影响上下层间距离变化大[2]。因此，需针对性研究选用合理桥梁结构型式，并对复杂桥梁结构进行研究。

2 标准段结构选型

2.1 桥梁横断面及桥墩结构选型

从减少轨道交通车站高度、方便乘客上下出行角度出发，城市快速路与轨道交通合建双层高架相互层次上通常采用城市快速高架路布置在上层、轨道交通高架布置在下层的方式。桥墩型式通常有“H”形墩及“干”字形墩。其中“Y”形墩充分利用了上层6车道高架道路桥面宽、下层轨道交通桥面窄的特点，上层采用内收的斜柱来缩小中央绿化带宽度，且造型较美观，但其仅适用于上、下层基本为等间距，即上层斜立柱长度变化不大的情况，如上海市共和新路一体化双层高架工程（见图2）。与“Y”形墩相比，“H”形墩上下立柱均为直立柱，对上下层间距变化适应性强，适合于上层桥面与下层桥面高差较大，绿化带相对较宽的情况。而“干”字形墩为独柱结构，一般仅使用于上层为4车道等桥宽较小的情况，如上海市闵浦二桥引桥。宁波北环快速路受立交影响，上层高架道路与下层高架轨道交通间高差变化大，且既有道路中央绿化带较宽，采用“H”形墩是合理的桥墩结构方案（见图3）。

2.2 主梁结构选型

一体化双层高架上层桥面高度基本在20m以上，全线大规模采用满堂支架现浇施工难度及风险大，费用高，对地面交通影响大，上层主梁更适合采用预制吊装的施工方法。在装配式预制吊装结构中，小箱梁具有整体受力及耐久性能好、景观效果佳、经济指标低等优点，广泛应用于城市高架结构中。因此，本工程标准段选用装配式预制小箱梁结构，以30 m跨作为基本跨径，标准段25.5 m桥宽由8片预制小箱梁组成（见图4）。

图2 上海市共和新路高架“Y”墩布置图（单位：m）

图3 宁波市北环快速路双层高架“H”墩布置图（单位：m）

图4 上层小箱梁及下层整体箱梁横断面（单位：mm）

下层轨道梁常用结构主要有整体箱梁、横向装配式小箱梁及下承式槽型梁。其中下承式槽型梁结构受上翼缘影响，H形墩双柱横向间距大，不利于地面道路中间分隔带布置；横向装配式小箱梁则受横向双柱影响，跨内起梁法吊装施工困难；而整体箱梁景观效果好、抗扭刚度大、动力性能好，且下层轨道梁均位于中央分隔带内，采用支架现浇法施工不会对地面交通产生影响，在施工工序上更利于与上层预制吊装施工相错开。因此，本工程标准段下层轨道梁采用现浇简支整体箱梁。

对于路口等40 m以上大跨径结构，上层预制小箱梁及下层等高度简支整体箱梁均超出了其合理适用范围；变高度大跨连续箱梁则由于其支点梁高及立柱尺寸大，不适合于一体化双层高架结构；而钢－混凝土组合梁相比混凝土梁跨越能力大、吊装施工方便、自重小，相比钢梁无钢桥面铺装等问题，正越来越多地应用于城市大跨桥梁结构。因此，本工程40 m以上大跨上下层均采用钢－混凝土组合箱梁结构，最大跨径55 m，并采用简支结构体系，梁端设置上牛腿，以降低结构控制高度。图5为钢－混凝土组合箱梁结构横断面。

图5 上下层钢－混凝土组合箱梁横断面（单位：mm）

2.3 结构体系与盖梁型式研究

一体化双层高架桥面高度大，结构上需重点考虑降低双层桥梁的结构高度，以方便上层匝道布置，并减少对周边环境的影响。因此，在上层主梁选用预制装配式小箱梁结构的基础上，从控制结构高度及施工便捷等角度出发，对各种结构体系及盖梁结构型式进行多方案综合比选见表1。

由表1可知，简支梁桥面连续体系配合倒T盖梁方案（方案一）可最大程度减低桥面高度，但其最大缺点是结构性能及行车性能较差。连续梁体系配合隐形盖梁方案（方案三）桥墩结构需设置横系梁，受其影响桥梁控制建筑高度大。隐盖梁结构方案（方案三、方案四）小箱梁架设时需设置临时支架墩，施工便捷性较差。连续刚构体系配合组合盖梁方案（方案五）利用一期盖梁承载小箱梁自重，小箱梁架设完成后浇筑接缝混凝土形成组合盖梁，承受二期恒载及活载。该方案相比矩形明盖梁结构（方案二）可节省建筑高度约0.7 m，相比隐盖梁结构（方案三、方案四）主梁架设时省去了临时支架墩，施工便捷，是一种较好的一体化双层高架桥梁结构型式，其不足之处是目前刚构体系技术应用较少，尚不适合全线大规模推广使用。因此，本工程全线采用连续梁体系配合常规矩形明盖梁（方案二）作为基本结构，在净空受限段局部采用连续刚构配合组合盖梁（刚构小箱梁）结构，以降低桥面高度。

表1 小箱梁结构体系及盖梁结构型式综合比选表

3 刚构小箱梁应用研究

3.1 总体布置

如前所述，本工程在净空受限段Pm151～Pm155（4×31 m）桥跨结构采用先简支后连续刚构体系，其中Pm152～Pm154中墩盖梁采用组合盖梁。先现浇形成一期盖梁（矩形截面），张拉盖梁第一批预应力钢束，利用一期盖梁作为支撑进行小箱梁架设，然后浇筑预制小箱梁间接缝，并利用该接缝形成盖梁组合截面，参与结构受力，待小箱梁负弯矩束和盖梁第二批钢束张拉完成后，形成连续刚构体系。边墩盖梁采用倒T盖梁，小箱梁搁置在倒T盖梁上，设置支座以释放温度应力。图6为刚构小箱梁中墩布置图，图7为其施工步序图。

3.2 结构布置

图6 刚构小箱梁（组合盖梁）中墩（单位：mm）

图7 刚构小箱梁（组合盖梁）施工步序图

为适应组合盖梁分次浇筑的需要，盖梁预应力钢束分上下两层布置，分别布置在二期后浇混凝土及一期盖梁混凝土内（见图8）。骨架钢筋采用叠加布置方式（见图9），使一期盖梁具有完整的骨架钢筋，以提高一期盖梁的抗剪能力。同时，为提高新老混凝土的结合性能，在新老混凝土间布置了间距300 mm的防收缩抗剪短筋，在后浇混凝土的底面也布置了防收缩钢筋（见图11）。

图8 组合盖梁预应力钢束布置图

图9 组合盖梁骨架钢筋布置图

小箱梁负弯矩钢束及纵向顶底面钢筋穿过横梁布置，并对小箱梁端部箍筋进行了适当加强。根据计算，墩顶处立柱纵向主筋加强为2根1束直径32 mm钢筋（见图10）。

3.3 结构分析计算

图10 第一次浇筑盖梁断面配筋

图11 第二次浇筑盖梁断面钢筋

为真实反应刚构小箱梁上下部结构的受力性能，在常规刚接梁法对单梁进行分析的基础上，采用Madis有限元程序的空间梁格模型对上下结构进行复核计算分析，计算模型见图12，图13、图14分别为其1/2跨承载能力组合弯矩及剪力分析结果。其中边梁正负最大弯矩分别为8 360 kN·m与7 671 kN·m；中梁正负最大弯矩分别为7 954 kN·m与7 497 kN·m；边梁及中梁最大剪力分别为2 140 kN与1 750 kN。

图12 空间梁格计算模型

图13 承载能力组合弯矩包络图（1/2跨）(单位：kN·m)

图14 承载能力组合剪力包络图（1/2跨）（单位：kN）

4 结语

宁波市北环快速路是浙江省第一条城市快速路与轨道交通共建的一体化双层高架。工程已于2014年10月完成上层快速路系统验收，并开放交通，目前运营良好，下层轨道交通4号线也已完成主体结构预留。与国内前两条城市快速路与轨道交通共建的双层高架相比，宁波市北环快速路具有上层为连续结构、采用双层H型墩及局部采用刚构小箱梁等特点与难点。尤其是刚构小箱梁具有建筑高度低、施工便捷等优点，是一种适合于一体化双层高架的合理桥梁结构型式，具有广泛的推广价值，其在工程中的成功应用，对今后类似工程的建设具有很好的指导和借鉴意义。

[1]上海市政工程设计研究总院.宁波市北环快速路（前洋立交-康庄南路）工程初步设计[Z].2010.

[2]顾民杰,章建庆.上海市共和新路高架工程一体化高架桥墩施工设计[Z].2002.