臺(tái)州內(nèi)環(huán)線立交設(shè)計(jì)

吳 婷,方敏輝

(臺(tái)州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 臺(tái)州 318000)

臺(tái)州內(nèi)環(huán)線立交設(shè)計(jì)

吳 婷,方敏輝

(臺(tái)州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 臺(tái)州 318000)

立交是臺(tái)州內(nèi)環(huán)線快速路的重要節(jié)點(diǎn)。立交設(shè)計(jì)涉及規(guī)劃、交通、道路等多個(gè)專業(yè)。在此,以臺(tái)州市內(nèi)環(huán)線快速路工程為例,介紹了立交設(shè)計(jì)的一些思路和經(jīng)驗(yàn)，可供類似工程參考。

內(nèi)環(huán)線；立交；設(shè)計(jì)

臺(tái)州市內(nèi)環(huán)線快速路工程作為臺(tái)州市快速路網(wǎng)的重要組成部分,在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分體現(xiàn)人文、環(huán)保、景觀的高要求,切實(shí)貫徹“以人為本,強(qiáng)調(diào)人與自然的和諧發(fā)展”的設(shè)計(jì)理念,并結(jié)合線路通過的地形、地貌[1]。

1 立交節(jié)點(diǎn)布局

臺(tái)州城市快速路節(jié)點(diǎn)是指快速路的主路與輔路、其他相交道路或另外一條快速路實(shí)現(xiàn)交通流轉(zhuǎn)換的交叉點(diǎn),它具有連接城市快速路網(wǎng)和其他城市道路的功能,實(shí)現(xiàn)道路等級(jí)的過渡。

節(jié)點(diǎn)設(shè)置合理與否還直接影響城市快速路網(wǎng)的運(yùn)行效率。從我國許多大城市快速路的運(yùn)行實(shí)踐看,快速路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)布局規(guī)劃與交通設(shè)計(jì)的不盡合理使節(jié)點(diǎn)形成交通瓶頸,進(jìn)而導(dǎo)致快速路交通不暢,是快速路主路及地面銜接道路形成交通堵塞的主要原因。

臺(tái)州內(nèi)環(huán)線范圍內(nèi)共規(guī)劃立交8座,其中全互通立交4座(5#立交為遠(yuǎn)期),其余4座均為半互通式立交(主要為菱形立交)。與內(nèi)環(huán)線相交的道路設(shè)置立交情況見表1。

表1 立交一覽表

2 設(shè)計(jì)的總體思路和原則

2.1 設(shè)計(jì)總體思路

體現(xiàn)人文的設(shè)計(jì)理念,力求實(shí)現(xiàn)“結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用,行車舒適,外形美觀,橋梁附屬設(shè)施齊備,后期養(yǎng)護(hù)量少”的設(shè)計(jì)構(gòu)想。在橋梁外觀造型、燈光照明上,努力營造高架橋梁氣勢(shì)恢宏、景觀優(yōu)美的人文景觀帶[2]。

2.2 設(shè)計(jì)遵循的原則

1)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)力求做到技術(shù)合理、先進(jìn)、有利施工,造價(jià)經(jīng)濟(jì)；

2)處理好橋面伸縮縫及橋面排水系統(tǒng)等滿足運(yùn)營階段行車的平順、舒適、快速和安全要求；

3)與相交道路節(jié)點(diǎn)橋梁所選結(jié)構(gòu)及跨徑布置,應(yīng)盡量減少對(duì)地面交通的通行影響；

4)本工程大部分區(qū)間處于建成區(qū),結(jié)構(gòu)外觀宜簡潔、輕盈美觀,滿足城市的景觀要求,并使新建橋梁與周圍景觀相協(xié)調(diào)；

5)橋梁采用連續(xù)結(jié)構(gòu)形式,以利于橋面平整,行車舒適；

6)道路交叉口采用大跨鋼結(jié)構(gòu),以減小對(duì)現(xiàn)有交通的影響；

7)對(duì)環(huán)境敏感地區(qū)設(shè)置隔聲屏障以降低噪聲污染,并加強(qiáng)附屬安全設(shè)施的設(shè)計(jì)。

3 決定立交方案的幾個(gè)因素

1)根據(jù)規(guī)劃路網(wǎng)、目標(biāo)年(2030年)交通流量的預(yù)測(cè),相交道路等級(jí)確定車道數(shù)和寬度；

2)滿足行車速度、半徑等條件下確定立交線形；

3)根據(jù)地面現(xiàn)狀情況進(jìn)行橋梁布跨；

4)橋梁布墩反饋道路,兩者相互協(xié)調(diào),最終確定方案。

4 設(shè)計(jì)實(shí)例(8#立交)

4.1 現(xiàn)狀概況

1)8#立交為內(nèi)環(huán)北段、內(nèi)環(huán)西段與東復(fù)線形成的交叉。

2)立交西北角及西南角均為已建住宅小區(qū),東南角存在一處需要保留的污水泵站,東北角為少量拆遷臨時(shí)安置房及櫻花小區(qū)。

3)立交位置現(xiàn)狀道路有東復(fù)線與東官河路T型交叉,橋梁布設(shè)時(shí)充分考慮與現(xiàn)狀道路的銜接。

4.2 規(guī)劃情況

根據(jù)規(guī)劃,內(nèi)環(huán)北路、內(nèi)環(huán)西路及東復(fù)線均為城市快速路,且內(nèi)環(huán)西路、東復(fù)線均為高架。立交東北、東南、西北均為居住用地。

4.3 交通量預(yù)測(cè)

隨著江口放射線、臺(tái)縉高速東延、104國道西遷等工程的實(shí)施,現(xiàn)狀東復(fù)線上的貨運(yùn)交通、甬臺(tái)溫高速經(jīng)東復(fù)線、內(nèi)環(huán)線來往椒江、路橋的客運(yùn)交通量將會(huì)減小,東復(fù)線的交通構(gòu)成也將由公路客貨運(yùn)為主調(diào)整為客運(yùn)與城市交通并重。根據(jù)預(yù)測(cè),設(shè)計(jì)年末內(nèi)環(huán)西路—內(nèi)環(huán)北路之間交通量分別為2 329 pcu/h、1 825 pcu/h,故設(shè)計(jì)推薦采用雙向六車道規(guī)模。內(nèi)環(huán)與東復(fù)線之間的匝道交通量為北往西652 pcu/h、北往東1 188 pcu/h、西往北697 pcu/h、東往北498 pcu/h。見圖1。

圖1 8#立交各方向流量預(yù)測(cè)圖

根據(jù)交叉區(qū)域的地形條件、交通量預(yù)測(cè)資料、路網(wǎng)布局、互通等級(jí)及功能等因素綜合考慮,該節(jié)點(diǎn)采用Y型全互通式立交方案。即主、次轉(zhuǎn)向交通流左轉(zhuǎn)均采用半定向匝道,右轉(zhuǎn)均采用定向匝道,四條匝道均采用單向雙車道規(guī)模。

其余方向機(jī)動(dòng)車交通及非機(jī)動(dòng)車、人行交通均通過地面信號(hào)燈交叉口解決,其中內(nèi)環(huán)西路地面為4進(jìn)2出,東復(fù)線為3進(jìn)2出,東官河路為2進(jìn)2出。

4.4 橋梁布跨

1)主線橋：主線高架橋上跨C匝道、地面道路、南官河支流及部分地方道路,其跨徑組合為(5×28)+(40+2×34)+(3×30)+(40+2×34)+(3×30)+(1×30)+(2×41+30)+(3×30)+(3×30)+(3×30)+(3×30)+(3×30)+(2×34)+(35+2×32+31.567)m,橋梁全長1 326.567 m。

2)JD下匝道：為主線下行匝道,主要跨越九峰路及地面輔道或非機(jī)動(dòng)車道或人行道?？鐝浇M合為：(2×34)+(3×30)m,橋梁全長158 m。

3) JU上匝道：為主線上行匝道,主要跨越九峰路及地面輔道或非機(jī)動(dòng)車道或人行道?？鐝浇M合為(2×34)+(3×30)m,橋梁全長158 m。

4)A匝道：為左轉(zhuǎn)匝道,主要跨越主線、C匝道、東官河及地面輔道或非機(jī)動(dòng)車道或人行道?？缰骶€橋梁及C匝道采用1×56 m鋼箱梁一跨跨越。橋跨布置為：(4×30)+(2×28.5+28)+(1×56)+(28.7+35+42)+(2×30)+(1×30)+(4×30)+(2×30) m,橋梁全長636.7 m。

5)B匝道：右轉(zhuǎn)匝道,主要跨越東官河橋及地面輔道或非機(jī)動(dòng)車道或人行道；銜接主線高架橋,其跨徑組合為：(3×28)+(2×28+25)+(20+2×32)+(18.7+2×22.7+22.686)m,橋梁全長335.786 m。

6)C匝道：左轉(zhuǎn)匝道,主要跨越東官河路、政民橋及地面輔道或非機(jī)動(dòng)車道或人行道,跨徑受限因素較多,跨政民橋采用1×48 m鋼箱梁一跨跨越,其跨徑組合為：(30+24.5+32)+(1×45)+(1×48)+(3×20)+(2×20)+(2×33+37.95)+(5×28)m,橋梁全長523.45 m。

7)D匝道：右轉(zhuǎn)匝道,主要跨越東官河路、政民橋及地面輔道或非機(jī)動(dòng)車道或人行道,其跨徑組合為：(3×27.198)+(3×30)+(3×30)m,橋梁全長261.595 m。8#立交效果圖見圖2。

圖2 8#立交效果圖

5 橋梁結(jié)構(gòu)形式的選擇

1)橋梁結(jié)構(gòu)形式選擇對(duì)本工程的工程造價(jià)、橋梁景觀、施工難度、工期安排以及施工期間對(duì)交通的影響等起著更為重要的控制作用。

2)合適的橋跨選擇能提高立交結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性以及結(jié)構(gòu)受力合理性,提高立交橋下的通透性。

本次設(shè)計(jì)從建設(shè)成本、施工組織、安全風(fēng)險(xiǎn)、管理養(yǎng)護(hù)等方面對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁、鋼結(jié)構(gòu)梁、鋼混組合梁進(jìn)行比選設(shè)計(jì)。見表2。

表2 上部結(jié)構(gòu)比選

綜上分析,現(xiàn)澆箱梁整體性能好,抗扭剛度大,能適應(yīng)各種平面線形和橋?qū)挼淖兓?行車條件好,跨越能力大,等截面梁跨越能力在20～45 m之間,可較好滿足一般城市立交、高架橋的使用要求,符合城市發(fā)展的需要,當(dāng)跨徑大于45 m時(shí),可采用變截面連續(xù)箱梁或等截面鋼箱梁,因此,選擇預(yù)應(yīng)力混凝土梁。

5.1 上部結(jié)構(gòu)斷面

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)推薦的現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu),提出以下三個(gè)箱梁橫斷面方案進(jìn)行比較。

5.1.1 箱梁斷面形式方案一

本方案的箱梁斷面為傳統(tǒng)的直腹板、單箱五室截面,梁底下部仰角做成圓角,高架整體的縱向多線條效果使得結(jié)構(gòu)剛勁雄壯。本斷面方案結(jié)構(gòu)受力合理,對(duì)施工要求較低,便于高架變寬段及變高段設(shè)置。但是結(jié)構(gòu)外形相對(duì)呆板,不夠美觀。見圖3。

5.1.2 箱梁斷面形式方案二

本方案采用的是“飛燕式”斷面形式。該斷面在常規(guī)斜腹箱梁的基礎(chǔ)上,增加斜腹板斜度,并在腹板與頂?shù)装暹B接位置使用反彎曲線,由于曲線半徑較大,懸臂更大,線型變化更趨緩和,視覺感覺流暢與柔和。從受力上進(jìn)行分析,由于腹板高度隨著底板線型變化由中高向外迅速降低,在同一受力要求的情況下梁的截面高度高。從施工角度來看,由于外形使用曲線范圍大,模板制作有一定難度。見圖4。

5.1.3 箱梁斷面形式方案三

本方案斷面形式在“飛燕式”斷面外形的橋梁風(fēng)格基礎(chǔ)上又有所創(chuàng)新,外形美觀、輕盈,在其自身剛性的基礎(chǔ)上融入了柔和的要素,使其剛?cè)嵯酀?jì)；大挑臂圓弧斜腹板的外形更突出了外形的柔和、輕盈,組合柔美。見圖5。

圖3 方案一箱梁斷面圖

圖4 方案二箱梁斷面圖

圖5 方案三箱梁橫斷面

從受力上進(jìn)行初步分析表明,對(duì)比方案二,箱梁底板是平的,腹板高度沒有變化,在同一受力要求的情況下,截面高度比方案二低,與方案一梁高基本相同。從施工角度來看,由于箱梁底的棱線要求順橋向隨主線流暢布設(shè),對(duì)施工的要求也較高。

該方案標(biāo)準(zhǔn)斷面全寬為25.5 m,單箱四室結(jié)構(gòu),中心梁高2.0 m。箱梁頂板厚度為0.25 m,底板厚度為0.22 m,支點(diǎn)范圍腹板厚度為0.8 m,跨中范圍腹板厚度0.45 m。主梁兩側(cè)懸臂長度為4.35 m,箱梁懸臂端部厚度為0.2 m,懸臂沿弧線一直延伸至主梁底板。為減小主梁懸臂自重,在懸臂部分設(shè)置箱室,使主梁懸臂頂板與弧形底板形成撐-拉桿受力體系。主梁兩側(cè)懸臂設(shè)置0.1 m后澆帶。

綜上所述,推薦方案三作為主線高架橋的橫斷面。該方案富有特色,工程造價(jià)適中,且結(jié)構(gòu)受力合理。

5.2 下部結(jié)構(gòu)

為烘托橋梁整體的景觀效果,并在空間布置上滿足地面輔道的布置,標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)挃嗝婢捎锚?dú)墩布置。

主墩為提高主梁的橫向穩(wěn)定性及主墩自身的景觀效果,在頂部3 m范圍內(nèi)兩墩分別向外側(cè)傾斜,頂部全寬為8.7 m。在距離墩柱頂部0.3 m處,設(shè)置一道高度1.2～1.5 m聯(lián)系梁,以平衡墩柱傾斜帶來的水平力,減小墩柱墩身的側(cè)向彎矩。見圖6。

圖6 主墩斷面圖

6 結(jié) 語

本文簡要介紹了立交設(shè)計(jì)思路原則以及影響立交方案的幾個(gè)重要因素,并以8#立交為實(shí)例詳細(xì)講解。

內(nèi)環(huán)線建成后可以緩解臺(tái)州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、臺(tái)州市椒江區(qū)與黃巖區(qū)連接道路的交通壓力,增加了臺(tái)州市主城區(qū)道路的出口。使得臺(tái)州市三區(qū)快速銜接,重新整合三區(qū)的聯(lián)系,將臺(tái)州市三區(qū)真正緊密連接在一起,真正實(shí)現(xiàn)大都市區(qū)經(jīng)濟(jì)一體化。

[1] 胡世強(qiáng). 關(guān)于城市立交橋設(shè)計(jì)中有關(guān)問題的探討[J]. 城市道橋與防洪，2008(3)：16- 17．

[2] 方萍. 城市立交橋設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)[J]. 公路交通科技,2008(6)：71- 73．

Interchange Design for the Inner Ring Road of Taizhou

WUTing,FANGMinhui

2017- 04- 13

吳 婷(1984—),女,江西撫州人,工程師,從事橋梁設(shè)計(jì)工作。

U412.35+2

B

1008- 3707(2017)04- 0001- 04