關(guān)于交通擁塞對橋梁結(jié)構(gòu)的影響及組織優(yōu)化分析

任小成

（長沙市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 湖南長沙 410000）

橋梁在城市交通系統(tǒng)中有重要作用，但城市交通擁塞現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，使橋梁承受荷載大幅增加，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)加速老化，并出現(xiàn)諸多早期病害。因此，有必要在掌握路段交通情況的基礎(chǔ)上，通過有效的組織優(yōu)化與調(diào)整，緩解交通擁塞，起到間接保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)，延長使用壽命的作用。

1 交通調(diào)查

1.1 道路條件

東塘白沙立交橋?yàn)檫B接城北和城南的重要通道，橋面布置雙向二車道。該橋直接跨越勞動(dòng)路，平行跨于韶山路之上，韶山路為當(dāng)?shù)亟煌ㄖ髀?，途徑商業(yè)街、火車站等，車流量巨大。該橋由北往南向的接線和兩處路口發(fā)生相交，橋頭和1#路口之間的距離在50m左右，兩處路口間的距離在100m左右。其中，1#路口由信號燈進(jìn)行控制，2#路口為長沙市工人文化宮出入口，由于這兩個(gè)出口較接近，加上勞動(dòng)西路上韶山南路的車輛較多，致使橋梁接路口處行車壓力激增，增大了該橋行車壓力。早高峰時(shí)間段，因橋頭南信號燈控制，使大量車輛不得不在橋上長時(shí)間排隊(duì)等待，排隊(duì)車龍可以一直延伸到橋北再到韶山北主干路上，甚至影響了勞動(dòng)路上的行車。

1.2 交通流量

在課余時(shí)間對該路段交通流量實(shí)施調(diào)查。調(diào)查結(jié)果為：小客車占比60%；中、大客車占比40%。從現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果可知，每日早高峰時(shí)間段，橋梁右幅幾乎堵滿車輛，尤其是大型公交車輛比較多。

1.3 橋梁結(jié)構(gòu)受到的影響

該橋?yàn)殇摻罨炷梁喼淞簶?。橋梁所接道路為市政主干路，總?0m。該路段交通擁塞現(xiàn)象主要會對橋梁造成以下影響：

（1）變形不斷累積且結(jié)構(gòu)疲勞速度加快，導(dǎo)致橋面板產(chǎn)生裂縫。

（2）高峰時(shí)間段，橋面車流集中，使偏載系數(shù)變大，導(dǎo)致箱梁外側(cè)腹板受到嚴(yán)重影響，造成腹板開裂。

（3）梁體受損，實(shí)際承載能力逐漸下降，縮短橋梁結(jié)構(gòu)使用壽命。

結(jié)合現(xiàn)有調(diào)查結(jié)果，按高峰時(shí)間段橋梁所受行車荷載對梁體受力進(jìn)行分析驗(yàn)算。結(jié)果顯示，因高峰時(shí)間段行車荷載較大，且存在偏載現(xiàn)象，所以橋梁中墩頂板及邊跨頂板均產(chǎn)生一定拉應(yīng)力，最大可以達(dá)到2.28MPa，已經(jīng)超過規(guī)范值（1.855MPa）[1]。除此之外，由于通過橋梁的車流含有較多的站滿乘客的大型公交車，所以實(shí)際荷載可能更大，故梁所受影響更為嚴(yán)重或不利。

2 組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 交通組織與交通信號配時(shí)設(shè)計(jì)

2.1.1 交通組織設(shè)計(jì)

路口按照道路等級、線形、走向、交叉口范圍及實(shí)際流量實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體方案為：將1#路口優(yōu)化為直行到和右側(cè)道同時(shí)進(jìn)出，將其作為橋梁交通有效緩沖；2#路口按渠化交通進(jìn)行設(shè)計(jì)并增設(shè)人行道與信號燈。

2.1.2 交通信號配時(shí)設(shè)計(jì)

以路口渠化交通總體設(shè)計(jì)方案為依據(jù)，結(jié)合前期調(diào)查工作取得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，開展交通信號配時(shí)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)與科學(xué)調(diào)整。具體包含以下內(nèi)容：相位、相序、周期等。

2.2 仿真分析

2.2.1 仿真結(jié)果

對上述優(yōu)化方案進(jìn)行仿真，以判斷方案是否有效、可行。因仿真路段和橋梁直接連接，橋上排隊(duì)車龍較長是造成橋梁結(jié)構(gòu)受損的主要原因，所以將橋梁相交路口車流延誤及路口處車輛排隊(duì)長度作為綜合評價(jià)指標(biāo)[2]。

仿真結(jié)果為：1#路口與橋梁橋頭之間的道路，車輛平均時(shí)速提高82%，從最初的16.2km/h提升至30.1km/h；上述道路路口交通延誤平均41s/車，相比優(yōu)化設(shè)計(jì)前減少26s/車；2#路口交通延誤平均47s/車，相比優(yōu)化設(shè)計(jì)前減少24s/車，且服務(wù)水平也從最初的D級變?yōu)镃級；橋南段排隊(duì)車龍長度約320m，相比優(yōu)化設(shè)計(jì)前減小92m，如表1所示。

表1 橋西段排隊(duì)車龍長度變化

2.2.2 結(jié)果分析

以上述仿真結(jié)果為依據(jù)，將縮短橋南排隊(duì)車龍長度與減少路段交通延誤為根本目標(biāo)，通過對比確定最優(yōu)組織設(shè)計(jì)方案。

（1）經(jīng)渠化交通設(shè)計(jì)的路口，不僅實(shí)際的交通秩序得到了有效改善，單位時(shí)間內(nèi)的通行效率大幅提升，而且服務(wù)水平也從最初的D級變?yōu)镃級。具體來看，1#路口服務(wù)水平從最初的E級變?yōu)镈級別；2#路口服務(wù)水平從最初的D級變?yōu)镃級。

（2）通過對2#路口相位的合理化減少，同時(shí)和1#路口之間形成科學(xué)的協(xié)調(diào)控制機(jī)制，從本質(zhì)上縮短了橋南排隊(duì)車龍長度，有效減輕了橋梁所受荷載。

2.3 配套管理措施

為充分發(fā)揮優(yōu)化方案重要作用，不僅要在實(shí)際情況中按照方案要求作出相應(yīng)整改，還要在交通管理方面采取正確有效的配套管理措施[3]。根據(jù)路段調(diào)查研究結(jié)果，現(xiàn)提出以下可行的管理措施：①在適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置清晰醒目的標(biāo)志標(biāo)線，以此使大車始終行駛在最右側(cè)，從而避免重型荷載在橋面上過度集中，改善橋梁結(jié)構(gòu)受力狀況；②增設(shè)超載檢測裝置對即將駛?cè)霕蛄旱能囕v進(jìn)行超載檢測，凡超過標(biāo)準(zhǔn)的車輛一律不允許上橋，包括改裝車和超軸載車；③做好橋梁運(yùn)營日常監(jiān)控，根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)要求布置應(yīng)變測點(diǎn)，隨時(shí)檢測橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變和撓度，并根據(jù)檢測結(jié)果制定有效的整治處理方案，以免橋梁結(jié)構(gòu)受力惡化，引發(fā)安全事故；④高峰時(shí)間段內(nèi)應(yīng)限時(shí)禁止貨車通行。

3 結(jié)束語

在綜合調(diào)查與分析研究區(qū)路段、橋梁及路口交通組織方式和流量狀況的前提下，明確交通擁塞對研究區(qū)橋梁造成的影響。然后開展組織優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，同時(shí)對交通信號控制方案予以調(diào)整。借助仿真軟件實(shí)施優(yōu)化仿真，將縮短橋西排隊(duì)車龍長度與減少路段交通延誤為根本目標(biāo)，通過對比確定最優(yōu)組織設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，在交通管理方面采取正確有效的配套管理措施。通過這樣的處理，能在不影響路段正常通行的基礎(chǔ)上，改善交通擁塞，并減小其對橋梁結(jié)構(gòu)造成的不利影響。

[1]吳 鵬，吳燕蘭.大跨度橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)與優(yōu)化策略[J].交通世界，2017（32）：96～97.

[2]陳艾榮，常成.漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法在橋梁找型中的應(yīng)用[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（01）：8～13.

[3]祝彥知，程楠.基于多級改進(jìn)模糊積分模型的橋梁結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化[J].系統(tǒng)工程，2014（11）：139～143.