城市高架桥的设计浅议

城市高架桥的设计浅议

摘要随着我国经济的发展，城市居民生活水平逐渐提高，汽车作为快捷出行的交通工具，也越来越多地进入普通家庭；汽车方便人们出行的同时，也造成了城市交通拥挤，事故增多等交通问题，为了解决这些问题，高架桥作为一种能节约城市空间、缓解交通拥堵、展现城市现代化的交通基础设施脱颖而出。该文介绍高架桥的设计内容，并举例加以说明。

关键词城市高架；上部结构；下部结构；景观设计；钢箱梁；施工组织

1 概述

随着我国经济的发展，城市居民生活水平逐渐提高，汽车作为快捷出行的交通工具，也越来越多地进入普通家庭；汽车方便人们出行的同时，也造成了城市交通拥挤，事故增多等交通问题，为了解决这些问题，高架桥作为一种能节约城市空间、缓解交通拥堵、展现城市现代化的交通基础设施脱颖而出。高架桥一般位于城市环路，而环路为进出城市的主要路径，高架桥的施工必然会引起长时间的交通拥堵，这就要求从设计到施工各个环节采用合理的方案，缓解交通拥堵[1]。

城市高架桥设计包括线形设计、横断面设计、上部结构设计、下部结构设计、附属设计、景观亮化设计、匝道设计及其他关键点设计等内容。

2 城市高架线性设计

高架平面线形设计：城市高架的平面线形、平面位置、道路走向均以城市总体规划以及各条道路管线综合规划为依据，结合道路红线宽度、沿线构筑物和建筑物，为了减少拆迁、降低工程投资的同时保证线形的平顺进行设计[2]。

2.1 高架纵断面线形设计注意事项

①高架道路平、纵线形的技术指标应大小均衡，相互重合，且平曲线应包住竖曲线，使线性在视觉上、心理上保持协调。②高架道路纵向线形应缓和、平顺、圆滑，使视线延续，并与环境、临街建筑立面布置相协调，以保证汽车行驶的安全、舒适和经济。③高架道路纵坡的组合布局应利于车辆匀速安全行驶，避免出现起伏频繁的纵向线形，也需要避免在同向两竖曲线之间设置短的直线坡段。④高架道路纵坡度在有条件处尽量不小于0.5%，以利于路面排水。⑤高架道路出入口，应保证高架主线及匝道的视距要求。⑥应避免能看见近处和远处，而看不见中间凹处的线性。⑦竖曲线变坡点宜尽可能结合桥跨结构布置，将竖曲线最低点设于高架桥桥墩桩号位置，尽可能避免最低点设置在主柱。⑧在不过分增加工程量的情况下，应尽量选用较大的竖曲线半径，高架道路主线尽量避免选用最小半径。为了获得视觉上的顺滑，推荐采用一般值的1.5～2倍或更大值。⑨匝道与主线、地面道路相接处，满足竖曲线一般最小半径。

3 横断面设计

道路断面布置原则：符合规范，确保安全，顺应规划，景观协调，减少拆迁，保护环境，减少噪音。

道路横断面设计主要结合道路性质、现状断面、交通功能、沿线建筑物分布、地下管线及道路绿化等综合因素确定。根据本工程道路的性质及交通功能，道路的横断面布置应尽量采取流向分离、快慢分离、人车分离的原则[3]。

典型断面图

4 上部结构设计

桥梁上部结构形式较多，钢箱梁、整体现浇结构由于具有景观性好、整体性强、行车舒适等特点，越来越多应用于城市桥梁；简支板、小箱梁、T梁等预制结构因其景观性相对较差，但有其施工周期短、造价低等优势，在小跨径或景观性要求较低区域应用相对广泛。

4.1 预应力混凝土连续箱梁

适用跨径为20～50m，对变宽度桥面的适用性比较强，梁型简洁、流畅，景观效果好，梁整体性好、抗扭刚度大、行车舒适。施工方法为现场满堂支架浇注，施工技术成熟，施工立模、拆模简单，运营维护简单、方便。因此尽管造价相对较高，目前在国内城市高架桥中的应用越来越广泛。

4.2 预应力混凝土装配式小箱梁、T梁，空心板桥

适用跨径为20～45m，施工方法为预制梁简支架设，后现浇湿接头形成整体，此桥型施工方便，造价较低，但桥墩、台均需要设置盖梁，桥下景观性较差，适用于局部现浇施工较困难处。

4.3 钢箱梁

钢箱梁梁高较小，适用于跨度较大，且在现浇搭支架较困难或交通不能中断的路口时，采用钢箱梁结构，既降低了桥梁结构高度，保证了桥下净空，又可通过工厂焊接，现场拼装的方式施工，对下部交通影响较小。缺点是钢箱梁造价相对较高，后期维护费用相对较高。

上部结构设计应根据实际情况，采用合理的上部结构形式，既要很好的使用效果，又要有良好的经济效益、社会效益、环境效益。郑州市近年来新建一些高架桥，现浇结构、预制结构均有设计，现就农业路、107辅道高架两个项目比较如下：

项目沿路现状交通量交叉口上部结构施工方法

农业路高架城市中心，两侧多为商业楼、居民区，空间狭小交通量大，上下班高峰期拥堵严重相交道路多现浇预应力混凝土箱梁+钢箱梁（交叉口处）满堂支架施工

107辅道高架郊区，两侧多为绿地，田地，空间开阔交通量不大，行车顺畅相交道路很少预制小箱梁+钢箱梁工厂预制，现场吊装施工

预制结构施工周期短、对交通影响小，理应在交通量大、处于市中心的农业路项目采用，但实际中却采用现浇结构，这主要原因是城市中心空间狭小，运梁不方便，这就限制了城市中心区预制结构的应用。通过上表可以看出，在城市郊区应用预制结构反而具有优势。综上所述：城市中心由于其狭小的空间限制，可采用现浇结构，同时交叉口采用钢结构，两种结构形式相结合，有效缓解交通拥堵。城市郊区空间较大，可采用预制结构，大体积的预制结构梁采用整体吊装，可以提高施工速度。

5 下部結构设计

高架桥梁墩型的设计除必须满足上部结构的受力要求、满足结构本身强度、刚度和稳定性外，还要配合地面道路交通和规划的要求，要与上部结构及周边环境和谐统一。我们选择的标准桥墩形式要求：美观、协调、实用、安全，兼顾道路用地的利用率。高架桥墩的墩型主要有单柱墩、菱形墩、Y型墩及艺术墩、双肢矩形墩等，墩截面有圆形、矩形、多边形等多种截面形式。下部结构设计前，应收集相关管线资料，避免管线位置与桥墩位置相冲突。

6 景观亮化设计

在交通拥堵日益严重的今天，城市高架桥梁已经被视为缓解该种状况的有效手段，并且对于城市来说，高架桥梁本身也是城市空间景观的一个重要组成部分，是城市规划中的突出元素。因而它的设计历来是城市总体规划中的一个特色，而在其未来的发展中，设计理念更应该体现高架桥与城市环境的融合，使得它在便于交通的同时又成为城市里一种新型的景观。

6.1 桥墩的景观设计

桥墩是城市高架桥非常重要的构件，也是其最接近地面的构件。由于城市空间的有限，高架桥的桥墩设计应该尽量避免过大的体量，并且应该采用多种设计风格。在景观处理技术方面，高架桥的桥墩主要围绕表面的装饰材料和建造方式两个方面来展开，而且这两个方面是紧密结合的。桥墩所采用的材料要具有鲜明的装饰性，比如采用清水混凝土，还可以大胆选用耀眼醒目的色彩，来进行墩柱的装饰，从而获得很好的视觉效果。

6.2 桥梁跨度的美学设计