城市互通式立交橋梁設(shè)計探討

郭鋼江

摘 ? ?要：現(xiàn)如今，伴隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，車輛運(yùn)行的頻率越來越高，交通擁堵現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。針對這種問題，通過建設(shè)互通式立交橋梁的方式，能夠有效解決道路交匯與交通擁堵情況。本文將對城市互通式立交橋梁設(shè)計相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：互通式立交橋;設(shè)計;計算

1 ?引言

當(dāng)前，城市交通式立交橋的設(shè)計關(guān)系到橋梁的設(shè)計和使用。針對互通式立交橋梁的設(shè)計思路及其實(shí)踐分析進(jìn)行研究，有著極大的必要性與現(xiàn)實(shí)意義。

2 ?互通式立交橋梁設(shè)計思路

2.1 ?城市立交方案的選擇

第一，縱坡設(shè)計工作。立交的縱坡高度確定公式為：

H=Hg+hj+hs+E+a

式中：

H——上下層匝道交叉處的橋面高差;

Hg——下層匝道路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高度;

hj——行車凈空;

hs——上層橋梁的結(jié)構(gòu)高度;

E——被交道縱截面在該位置的外矩;a表示受城市立交的縱坡與橫坡影響，應(yīng)當(dāng)調(diào)整的數(shù)值。

第二，橋面寬度設(shè)計工作。橋面寬度應(yīng)當(dāng)滿足車流量需求，調(diào)整好行車道、護(hù)欄和安全距離的相關(guān)寬度數(shù)據(jù)，要按照規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，明確橋梁寬度。一般情況下，立交橋梁的寬度往往同行車數(shù)量有關(guān)，倘若存在特殊狀況，也可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

第三，橋梁跨徑設(shè)計工作?？鐝酱笮「鶕?jù)跨越道路的寬度、交叉的角度決定。在設(shè)計橋梁跨徑期間，為了節(jié)省成本，跨徑盡量按照滿足規(guī)范的最小跨徑擬定。例如，跨越城市雙向六車道高架時，設(shè)計人員可以考慮城市立交中央分隔帶位置落墩，實(shí)現(xiàn)一邊一孔跨越高架，以此縮短橋梁跨徑，減小工程量，節(jié)省建設(shè)資金。但要調(diào)整路線線型，滿足外傾當(dāng)量的要求。該方式的缺點(diǎn)在于，在中央設(shè)置橋墩，會影響駕車人員的視野，不利于交通順暢與橋梁美觀。同時需調(diào)整路線線型，受到一定的條件限制。為此，如果橋梁方案為大跨徑橋梁，不需要在中央?yún)^(qū)域設(shè)置橋墩。該方法既可以保證橋梁的承重功能，又能確保建筑美觀簡潔[1]。

2.2 ?上部結(jié)構(gòu)形式的選擇

橋梁結(jié)構(gòu)種類較多，在保證橋面寬度與跨徑的前提下，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)采用結(jié)構(gòu)安全、耐久適用、環(huán)保經(jīng)濟(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)。常見上部結(jié)構(gòu)分為三類。第一類是簡支梁橋。該結(jié)構(gòu)一般為預(yù)制結(jié)構(gòu)，施工難度小，經(jīng)濟(jì)性較好，適合與跨徑小于40m的橋梁方案中，此類結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。然而該結(jié)構(gòu)類型只適用于跨徑較小的橋梁設(shè)計，此類結(jié)構(gòu)隨著跨徑增大，跨中的彎矩就隨之加大，梁的截面尺寸就會變大，從而增加施工難度。另外，簡支梁橋需要建設(shè)橋墩蓋梁，在跨徑增大后，橋墩蓋梁同樣會變大，影響橋梁美觀效果。第二類則是現(xiàn)澆連續(xù)梁橋。該結(jié)構(gòu)類型適應(yīng)于路線線型半徑較小造成預(yù)制結(jié)構(gòu)施工難度較大的情況，此類結(jié)構(gòu)可以完美匹配線型。該類型的結(jié)構(gòu)，往往是在中央位置建造主跨，兩邊各自建設(shè)一跨或兩跨，來對正彎矩實(shí)施受力卸載，以此降低橋梁高度，節(jié)省建設(shè)資金。不過該方法結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，還需要進(jìn)行與主跨相關(guān)的預(yù)應(yīng)力張拉工序，應(yīng)用較為廣泛。第三類屬于變截面連續(xù)梁橋[2]。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計，吸取借鑒了前兩種梁橋的優(yōu)勢，通過相鄰跨的恒載與活載作用，保證負(fù)彎矩能夠?qū)︵徔缰械恼龔澗剡M(jìn)行卸載，從而降低橋跨中的正彎矩。該設(shè)計方式，能夠降低橋梁高度、節(jié)約資金材料，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，優(yōu)點(diǎn)眾多，已被各個橋梁建筑單位廣泛使用。

2.3 ?橋梁截面設(shè)計

一方面，要做好橋梁下部結(jié)構(gòu)截面的設(shè)計工作。橋梁下部結(jié)構(gòu)承接著上部壓力，對于施工質(zhì)量與安全性能要求較高。因而在設(shè)計期間，在保證承受力的基礎(chǔ)上，要注重其輕巧美觀，以橋墩的形式美觀為主。橋墩種類多種多樣，這其中樁柱式橋墩的截面形狀種類較多，以圓形橋墩居多;空心式橋墩適應(yīng)于墩高較高的情況，斷面設(shè)計能夠節(jié)省材料，但體積相對更大，因而應(yīng)用范圍較小，除此之外，還有重力式橋墩、薄壁式橋墩等類型。另一方面，要做好橋梁上部結(jié)構(gòu)截面的設(shè)計工作。這其中包括預(yù)制空心板橋、T梁、小箱梁截面等設(shè)計類型，在多種類型中又以T型梁截面和箱形截面為主。T型梁截面，主要適用于跨徑較小的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，跨徑幅度通常在20m及以下。根據(jù)橋面寬度計算出橫向分布系數(shù)，參照橋面寬度、梁體的高度、翼緣板的尺寸，最終確定梁的預(yù)應(yīng)力配筋率。針對跨徑大于20m

3 ?互通立交橋梁總體計算

3.1 ?橋型的選擇

設(shè)計立交橋時，必須首先確定橋面寬度。立交橋的寬度將根據(jù)當(dāng)?shù)卣拈L期計劃，根據(jù)當(dāng)前和未來的道路交通預(yù)測以及道路兩側(cè)的護(hù)欄，立交橋的寬度等來確定。

城市立交的主要目的是將兩條或更多直接連接到路面的困難道路合并。結(jié)果城市立交上的大多數(shù)現(xiàn)澆箱梁主要由彎曲的斜坡和其他特殊形狀的結(jié)構(gòu)組成。如果半徑較大，可使用平面桿系統(tǒng)理論進(jìn)行分析。如果半徑很小，或者傾斜角大于10。的變化較大的箱形梁和分叉箱形梁需要使用網(wǎng)格法進(jìn)行結(jié)構(gòu)空間分析，以便更準(zhǔn)確地分析不同位置的力狀態(tài)并獲得更準(zhǔn)確的計算結(jié)果。在兩條匝道的中央分隔區(qū)放置一個中心墩，并在匝道的兩側(cè)各留一個孔，可以有效減小橋梁的主跨徑。橋墩通常安裝在中間分隔區(qū)內(nèi)，在兩側(cè)均設(shè)有鋼筋混凝土防撞護(hù)欄，為橋墩提供了一定的保護(hù)。在實(shí)際操作中，首先使用桿系統(tǒng)軟件執(zhí)行梁的調(diào)整工作，然后在進(jìn)行梁調(diào)整后，通過梁網(wǎng)格方法檢查結(jié)構(gòu)。對于沒有中央分隔線或太小而無法放置的路段，可以使用常規(guī)方法，例如在城市道路上安裝防撞墩或防撞墻。這使交通寬度變窄，造成交通擁堵，影響車道的平整度，并給汽車駕駛員帶來不適感和心理壓力。

3.2 ?主跨徑的選擇

隨著城市立交的不斷發(fā)展，高架道路的設(shè)計增加了更多的審美內(nèi)涵，以適應(yīng)交通壓力。根據(jù)要求，設(shè)計人員努力匹配橋梁周圍的自然環(huán)境。如果橋梁的主要跨度超過35m，則可以使用可變截面的彎曲梁，并且橋梁的結(jié)構(gòu)將看起來更明亮，更美觀。道路中間沒有橋墩的連續(xù)長梁橋可提供較高的穿透力，寬廣的視野和舒適的駕駛體驗。大跨度連續(xù)梁橋的設(shè)計更適合于交通樞紐和擁擠的地區(qū)。確定城市立交的主要跨度后，應(yīng)根據(jù)兩側(cè)路堤的高度和周圍環(huán)境確定引橋的長度和橋梁的跨度。

通常，橋梁的每聯(lián)聯(lián)長為60m～150m，但是當(dāng)每聯(lián)長度越小時，全線立交會有更多伸縮縫，這不利于行車的舒適性和橋面防水。如果每聯(lián)聯(lián)長過長，則受溫度或混凝土本身收縮徐變的順橋向累積位移越大，所需的伸縮縫縫寬越大，結(jié)構(gòu)的自然復(fù)雜性就越大。隨著橋梁的順橋向伸縮長度的增加，基座的水平向位移變化增加，這對基座的影響更大?？梢院侠淼卣{(diào)整橋梁跨度的組合，并使橋梁的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理化。對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，橋梁的邊梁跨度通常是主跨跨度的0.7倍。橋孔的這種布置簡化了橋的結(jié)構(gòu)，降低了橋的高度并節(jié)省了建造成本。

4 ?結(jié)束語

總之，要結(jié)合互通式立交橋梁的主要特點(diǎn)與實(shí)際情況，科學(xué)合理地制定設(shè)計思路與實(shí)踐方法，以此提高建設(shè)效率，確保設(shè)計質(zhì)量，保證橋梁的科學(xué)性與安全穩(wěn)定，從而促進(jìn)我國橋梁建設(shè)事業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 劉蒙.淺談G108國道青白江段改擴(kuò)建工程B段（大件路東繞線）上跨北環(huán)達(dá)成鐵路立交橋＼"T構(gòu)＼"施工技術(shù)[J].中國室內(nèi)裝飾裝修天地，2019（10）：190～191.