Falls高架桥匝道

荣誉奖中跨组获奖项目：Falls高架桥匝道，威奇托，堪萨斯州在20多年间，堪萨斯州威奇托市一直在寻求能够缓解...





荣誉奖中跨组获奖项目：

Falls高架桥匝道，威奇托，堪萨斯州

在20多年间，堪萨斯州威奇托市一直在寻求能够缓解I-235和动物园大街之间的立体交叉道的交通拥堵问题的办法，这个立体交叉道提供了穿过威奇托-山谷中心泄洪道——当地人也称其为“大沟”的通路。最终给出的解决方案是建造两座长度分别为2,273ft.（682m）和1,690ft.（507m）的钢板梁桥，这也是第13街和I-235之间的新立体交叉道的一部分。由于受到多种因素的制约，将高架桥的桥跨布置和项目场地相匹配是一个很大的挑战。设计团队必须要对位于泄洪道之上1,000ft.（300m）高，并且靠近防洪堤、I-235公路、其他道路、一个湖边住宅开发区以及一个县立公园的桥梁进行小心定位。桥梁的桥墩位置必须至少距离防洪堤的东侧和西侧的堤脚20ft.（6m），以避免对堤坝系统的整体完整性产生影响。美国陆军工程兵团USACE（U.S. Army Corps of Engineers）需要一份靠近防洪堤干侧的桥墩地质技术渗透分析报告来证实桥墩对于穿过防洪堤或者在防洪堤下方的渗漏没有本质的影响。

之所以在项目的初步设计阶段就选择钢板梁桥这种桥梁类型，是由桥梁的水平曲率和长达225ft.（67.5m）的跨长所决定的。设计团队还选择了耐候钢来尽量降低对桥梁的未来维护需求。桥梁一共用钢2,875t。两座桥梁都是32ft.6in.（9.75m）宽，共4根钢板梁，间距为8ft.8in.（2.6m），梁的腹板高度为84in.（2.13m），翼缘厚度为2in.（50mm），钢梁的长度从100ft.（30m）到110ft.（33m）不等，平均重量为15t到20t。45英里/小时（72km/h）的设计时速是将该桥设计成如此的几何尺寸的一个主要因素，包括纵向坡度、超高率以及曲率半径等参数。竖向的桥梁剖面的设计是为了在三个交叉口的防洪堤顶部提供通道，也可以提供在第四个交叉口到达防洪堤干侧的通道。

为了解决在高峰时刻进入动物园大街流转到I-235的交通通道的安全问题，桥梁在I-235/动物园大街的立体交叉道处穿过泄洪道的部分在2000年进行了重建，增加了左转车道。然而，交通瓶颈仍然存在，由于靠近泄洪道、一座行人/管线桥以及铁路轨道等因素，不允许对这个立体交叉道做任何大的改动。这座城市转而寻求其他解决方案。

交通研究表明一座跨越泄洪道的新桥将会有助于舒缓该区域的交通拥堵。最终给出的解决方案是建造两座长度分别为2,273ft.（682m）和1,690ft.（507m）的钢板梁桥，这也是第13街和I-235之间的新立体交叉道的一部分。在研究显示所提出的方案能够提高I-235的安全性和通行能力之后，堪萨斯州交通局KDOT和美国联邦公路局FHWA同意了这个方案。

即使有了这个新方案，威奇托市仍然还要面对几项挑战。设计团队必须要对位于泄洪道之上1,000ft（300m）高，并且靠近防洪堤、I-235公路、其他道路、一个湖边住宅开发区以及一个县立公园的桥梁进行小心定位。45英里/小时（72km/h）的设计时速是将该桥设计成如此的几何尺寸的一个主要因素，包括纵向坡度、超高率以及曲率半径等参数。竖向的桥梁剖面的设计是为了在三个交叉口的防洪堤顶部提供通道，也可以提供在第四个交叉口到达防洪堤干侧的通道。

NB235-WB13高架桥将I-235北向车道和第13街的西向车道连接起来，而EB13-SB235高架桥将第13街的东向车道和I-235南向车道连接起来。NB235-WB13高架桥是一座12跨的桥梁，半径为1,150ft.（345m），总长度为2,273ft.（682m）。跨越I-235的南侧单元有3跨，分别是155ft.（46.5m），200ft.（60m）和155ft（46.5m）；跨越防洪堤东侧和泄洪道的中间部分单元有5跨，分别是157ft.（47.1m），215ft.（64.5m），215ft.（64.5m），215ft.（64.5m）和167ft.（50.1m）；跨越防洪堤西侧和第13街，连接到Windmill路匝道的西侧单元有4跨，分别是190ft.（57m），225ft.（67.5m），210ft.（63m）和169ft.（50.7m）。

EB13-SB235高架桥是一座9跨的桥梁，半径为950ft.（285m），总长度为1,690ft.（507m）。跨越第13街、连接到Windmill路匝道和防洪堤西侧的西侧单元有4跨，分别是145ft.（43.5m），180ft.（54m），225ft.（67.5m）和190ft.（57m）；跨越防洪堤东侧和泄洪道的南侧单元有5跨，分别是156ft.（46.8m），212ft.（63.6m），212ft.（63.6m），212ft.（63.6m）和145ft.（43.5m）。

在加工完钢梁之后，每个单元都需要进行完全的竖向检查，本质上，必须要采用脚手架在工厂对桥梁进行安装，包括安装横撑架和横隔板，以保证桥梁的标高、倾角、水平展开都能够和现场条件相匹配。这些组件总长达到600ft.（180m），总高差为30ft.（9m）。在每个组装工作开始之前，对户外的装配工段都进行了勘测以保证能够准确进行这些结构单元的组装。

设计团队必须要对位于泄洪道之上1,000ft.（300m）高，并且靠近防洪堤、I-235公路、其他道路、一个湖边住宅开发区以及一个县立公园的桥梁进行小心定位。桥梁的桥墩位置必须至少距离防洪堤的东侧和西侧的堤脚20ft.（6m），以避免对堤坝系统的完整性产生影响。美国陆军工程兵团USACE（U.S. Army Corps of Engineers）需要一份靠近防洪堤干侧的桥墩地质技术渗透分析报告来证实桥墩对于穿过防洪堤或者在防洪堤下方的渗漏没有本质的影响。项目团队进行了水力分析，显示该项目对泄洪道的泄洪能力影响极小。因为原有的防洪堤足够高来抵挡500年一遇的洪水，因此桥墩带来的基底洪水水位的些许提高是可接受的。

施工必须要满足威奇托市/塞奇威克县洪水控制部门的需要和要求，威奇托市/塞奇威克县洪水控制部门负责保证泄洪道要与美国陆军工程兵团USACE（U.S. Army Corps of Engineers）建立的标准保持一致。施工不能限制人员进出防洪堤对其进行维护，也不能限制紧急车辆的进出，但是桥梁的竖向剖面允许在西侧防洪堤的顶部以及东侧防洪堤的干侧修建进出口通道。既从动物园大街（项目的北侧）和中央大街（项目的南侧）都有应急疏散通道，也允许在防洪堤上放置供钢结构安装用的临时排架。竖向的桥梁剖面的设计是为了在三个交叉口的防洪堤顶部提供通道，也可以提供在第四个交叉口到达防洪堤干侧的通道。

在桥梁的西段布置了两片土工合成材料加筋土MSE（Mechanically Stabilized Earth）墙，在NB235-WB13高架桥的南端也布置了一片MSE墙。其他的项目改进措施还包括在中央大街和高架匝道之间的I-235路段增设加速/减速车道，对第13街/Windmill路进行重新排列，在两处位置的干道交叉路口的改进，到Hoover路和Lankwind街的路面的改进以及更改了到达塞奇威克县公园的通道。

威奇托市承诺要打造具有清爽优雅线条的、外观迷人的桥梁，桥梁的钢构件帮助实现了这一目标。项目设计师和艺术家Greg Turner合作，给出了一个美观的方案，这一方案也得到了威奇托市设计委员会的同意。受到一种向外展开的设计理念的启发，这两座跨越泄洪道的高架匝道桥展现出逐渐拓宽的曲线。桥墩表面曲线形的粗面砌筑使人回想起漫滩曹在微风中弯曲的场景。外部的钢梁采用了两种不同的颜色，可以从外观上对钢梁体量进行细分。这些元素从桥台一直延伸到防洪堤，在附近都是可见的，也代表了堪萨斯季节变换的颜色。

（以上部分内容来自Modern Steel Construction 2015年第4期。）

业主：堪萨斯州交通局，威奇托，堪萨斯州

设计：HNTB公司，欧弗兰帕克，堪萨斯州

总包：Dondlinger and Sons建筑公司，威奇托，堪萨斯州

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