邓红梅，汪学明 （安徽宏泰交通工程设计研究院有限公司，安徽 合肥 230022）

1 引言

近年来，随着高速公路的快速发展和农村公路的加快建设，普通国省干线公路的地位和作用愈发突出。如果说高速公路被称为“大动脉”，农村公路被称为“毛细血管”的话，那普通国省干线公路则主要承担“内接”任务，是连接高速公路与农村公路之间、城市节点间与乡镇群落间的重要通道，起到了联系纽带和承上启下的作用，具有突出的连通、干线和集散功能。普通国省干线公路上跨高速公路已屡见不鲜，对于公路上跨既有现状高速公路，如何最大程度减小桥梁施工对桥下高速公路通行的影响，是新建上跨高速桥需要考虑的一个重要因素。随着交通量的不断增长，高速公路改、扩建已成为大势所趋，如何充分考虑被交高速公路现状及远期改、扩建，成为新建上跨高速桥又一重点考虑因素。

本文以某上跨高速桥为工程依托，综合分析各类影响因素，进行方案比选，最终得出桥梁最优设计方案，为同类桥梁的方案优化设计提供参考依据。

2 工程概况

潜山市交通条件优越，G105、G318、合九铁路、G50沪渝高速以及G35济广高速贯穿市境，对外交通便捷。G35、G105新线已建成通车，拟建“S241潜山南高速出口至新G105段改建工程”可以更好地衔接潜山南高速出口与新G105以及黄泥镇和规划潜山市河西新区，更快捷地沟通怀宁县与潜山市黄泥镇[1]。G50沪渝高速公路东起上海、西至重庆，是中国国家高速公路网东西向干线之一。S241拟上跨沪渝高速，主线与被交高速路斜交87.6°。现状沪渝高速在本项目涉路段小桩号侧附近有服务区一处（王河服务区），现状王河南侧服务区（界子墩至合肥方向）与拟建桥梁间净距约550m，王河北服务区（合肥至界子墩方向）与拟建桥梁间净距约903m。

图1 桥位处卫星图

3 方案比选

本项目上跨现状高速公路，是典型的分离式立体交叉设计，桥梁方案应综合考虑项目所处环境、主线和被交高速路道路等级及远期规划，合理确定上跨桥的跨径，并贯彻执行“技术可行、安全可靠、经济合理”的指导方针，在保证桥梁使用功能、技术标准、服务水平的情况下，比选出受力性能好、造价低、美观性好、施工难度低、对桥下高速公路影响小的桥梁方案。

3.1 上跨桥常见桥型

根据被交高速公路中分带内是否设立桥墩，上跨桥可分为两大类：一是在中分带内设置桥墩；二是不在中分带内设置桥墩[2]。

第一类桥梁因单跨跨径较小，上部结构多采用预制结构，吊装施工，投资较小，被广泛应用于早期上跨高速桥梁中。但由于省内现状高速公路交通量较大，在正常运营的高速公路中分带内进行桥墩施工，对车辆通行影响较大，故目前新建上跨桥已很少采用第一类桥梁。不过对于正在进行改、扩建高速公路路段的上跨桥，因同步施工，对高速公路影响较小，第一类桥梁仍被广泛采用。

图2 上跨高速桥梁效果图

随着高速公路交通量日渐增大，大型车辆尤其是大型货车所占比例较大的路段，车辆穿越中央分隔带与对向车辆发生碰撞或撞向中分带内上跨桥桥墩造成恶性交通事故的事件时有发生。规范[3]对中分带内设立桥墩有了明确要求，在进行选择护栏形式时，不仅要考虑护栏的防撞性能，还要考虑护栏受碰撞后的变形量，要求中分带护栏面距其防护的障碍物距离应大于护栏最大横向动态位移外延值W或车辆最大动态外倾当量值VIn，W和VIn需要根据护栏在实车足尺碰撞试验才能获得这个值，目前大多数现状高速中分带宽度为2m或3m，扣除对应余宽C值，有效布置宽度分别为1.5m和2m，再扣除两侧护栏宽度，桥墩尺寸非常受限，加之W和VIn值的不确定性，为避免中分带设墩带来的安全隐患，目前普通国省干线公路上跨既有现状高速公路常采用一孔跨越高速公路，即第二类桥梁。第二类桥梁常采用悬浇法、顶推法或转体法施工[4]，对被交路影响较小。

3.2 上跨桥上部结构常用施工方法

3.2.1 支架现浇法

对于上跨车流量不大或者正在改、扩建段高速公路且跨径不大、墩高较矮的上跨桥，可采用搭设支架现浇混凝土施工。

图3 支架现浇法示意图

3.2.2预制吊装法

对于跨径40m及其以下的T梁、小箱梁或空心板梁桥，梁板可在工厂预制成型后运至桥位现场，吊装施工。该施工方法多用于中分带设墩或者正在改、扩建段高速公路的上跨桥。

图4 预制吊装法示意图

3.2.3 悬臂浇筑法

悬臂浇筑法适用于跨越公路、河流或山谷的大跨径桥梁的施工，通过在桥墩两侧设置工作平台，平衡地逐段向跨中悬臂浇筑水泥混凝土梁体，并逐段施加预应力，从而完成主梁的施工。对于一跨跨越被交高速公路的连续梁桥，悬臂浇筑法被广泛使用。

图5 悬臂浇筑法示意图

3.2.4 转体法

桥梁转体施工是上世纪40年代以后发展起来的一种架桥工艺，主要适用于跨越深水、峡谷的桥梁，同时也适用于跨线桥。现在很多跨铁路及跨公路桥中都用到了桥梁转体施工技术，采用下方转体球铰结构及后期连续千斤顶转体施工使两个处于交角或平行的半桥转体到位并合拢成桥。

3.2.5 顶推法

因为其施工占地面积少、施工全过程不中断、施工速度快且设备及模板能够反复运用等优势，桥梁顶推施工法被迅速的推广。伴随着现代化的顶推设备逐步完善，顶推法的应用领域也越来越广，其中跨线桥梁常采用此方法。顶推法主要应用于等截面梁桥（跨径一般在50m以内），对于跨径较大的桥梁，顶推法将不再适用。

图6 转体法示意图

图7 顶推法示意图

3.3 上跨桥跨线主桥方案设计及比选

根据《高速公路国土空间控制规划报告（沪渝高速安庆鸽子墩至宿松段）》，涉路段沪渝高速后期有扩建计划，由现状双向四车道扩建为双向八车道，标准路基宽42m，王河服务区也拟扩建，经计算，改、扩建后的王河服务区加、减速车道均未进入拟建上跨桥范围。故本次桥梁方案仅考虑后期改、扩建标准双向八车道高速净空即可，同时考虑行车视距要求。

本项目主线S241上跨沪渝高速桥桥梁全宽36.5m，扩建后沪渝高速用地边界宽55m，S241与沪渝高速斜交87.6°，二者交叉范围长56.578m。由于现状沪渝高速交通量较大且中分带宽仅2m，采用中分带设墩的第一类桥梁，对其车辆通行影响较大且存在安全隐患，故本次桥梁方案仅考虑第二类桥梁。

图8 S241与沪渝高速交叉示意图

3.3.1 方案一：（40+70+40）m连续梁

上跨桥主桥上部结构采用（40+70+40）m变截面连续梁，一跨跨越沪渝高速，主梁采用悬臂浇筑法施工，桥梁分幅设置，单幅宽18.0m，全宽36.5m，具体布置为：2x（3.75m人行道+3.5m非机动车道+1.5m侧分带+8.75m行车道+0.5m防撞护栏）+0.5m中分带，双向四车道。

图9 立面示意图（方案一）

图10 平面示意图（方案一）

3.3.2 方案二：1-70m下承式系杆拱

上跨桥主桥上部结构采用1-70m下承式系杆拱，一跨跨越沪渝高速，采用支架现浇法施工，桥梁整幅设置，全宽39.2m，具体布置为：2x（1.35m边吊杆区+3.5m人行道+3.5m非机动车道+1.5m侧分带+8.75m行车道）+2.0m中分带，双向四车道。

图11 立面示意图（方案二）

图12 平面示意图（方案二）

3.3.3 方案比选

在相同的建设背景下，综合桥梁总规模、施工工艺、施工周期、结构受力、景观效果、工程造价及后期养护等因素，对方案一和方案二进行对比，方案比选表见表1。

方案比选表 表1

4 结语

本文以潜山市省道S241上跨G50沪渝高速公路为工程背景，根据沪渝高速公路后期改、扩建情况，通过分析对比桥梁结构形式、跨径、施工工艺等，从而最终确定桥梁最优设计方案。

①普通国省干线公路与高速公路交叉时，应优先考虑分离式立体交叉方式，根据路线平纵指标，合理选择普通公路下穿或上跨高速公路的方案。本工程项目结合地形和路线指标，采用主线上跨既有在役高速公路。

②上跨高速公路桥梁根据中分带内是否设墩分为两大类：一是在中分带内设置桥墩；二是不在中分带内设置桥墩。前者因梁高低、规模小、投资小，早期被广泛采用；随着社会经济的快速发展，高速公路车流量日益增加，中分带设墩带来的安全隐患日益突出，加之在既有繁忙运营的高速公路中分带内施工桥墩，极大地影响了施工期高速公路的通行质量，因此目前人们更倾向于第二类桥梁。

③上跨桥主要有支架现浇法、预制吊装法、悬臂浇筑法、转体法和顶推法五类施工方法，前两种方法主要用于小跨径的第一类桥梁，后三种方法主要适用于第二类桥梁，其中顶推法主要适用于等截面梁桥，当桥梁跨径较大时便不再适用。

④结合本项目实际情况，跨高速公路主桥最优设计方案为（40+70+40）m悬浇法施工的变截面连续梁桥。该方案满足上跨高速空间要求，施工工艺成熟、施工周期短，对桥下高速通行影响小，桥梁本身结构受力明确，工程造价低，后期养护简单且费用低。

在实际的工程应用中，由于工程情况的复杂性以及影响因素的多样性，设计师们常常综合各项影响因素选取最优设计方案。本文的研究结果可为今后类似工程问题提供参考依据。