互通立交中的桥梁设计

218

互通立交中的桥梁设计探讨

The Discussion of the Design of Interchange Bridge

■ 孙红霞 温 政 ■ Sun Hongxia Wen Zheng

[摘 要] 随着国民经济的发展，一座座横跨高速公路的互通立交桥如雨后春笋般的涌现出来。本文主要是结合自身的工作经验，对互通立交中的桥梁设计的相关内容做了简要分析，以供同仁参考。

[关键词] 高速公路 互通立交 立交桥 设计

[Abstract] With the development of the national economy , a seat across the highway Interchange mushroomed emerge. This artic- le is intended to combine their work experience to do a brief ana- lysis of the bridge design Interchange for the reference of myco- lleagues.

[Keywords] highway , interchange cloverleaf, junction, design

互通立交桥已经成为高速公路上一道风景，将各个路口的车辆汇入其中，解决了各个方向车辆汇集而引起的车辆避让的问题。互通立交中桥梁设计的好坏，直接影响着整个交通的畅通、工程造价和桥梁的使用寿命、自然美观、人文环境等。在整个设计中，桥型选择是关键，结构设计是中心，科学合理的计算分析是保证。影响桥型选择的因素很多，如道路的等级、路面的宽度、路基和路堑的填挖高度、桥址的地形、地质条件、资源环境、设计水平、当地运输条件等。以下主要介绍高速公路互通立交中常用的几种桥梁结构形式和设计方法。 一、 互通立交中的地形设计

互通立交根据交通量和分流方向的需求，占地规模相差很大，设计人员应该根据道路的等级、地形地势和交通量的大小合理的布设线形，满足当地政府的长期规划，并且注重人文环境和自然环境的保护，避免造成互通立交周围的环境破坏和环境污染。对于互通范围内的地形地物已经遭受破坏的情况，尽量将其恢复到原貌。如图1所示的某互通立交桥，地形设计比较合理，将周围的环境融为一体，

错落有致，形成了一幅美丽的画卷。

图1 某互通立交桥 二、 互通立交中的桥型选择

1. 桥面宽度的确定

根据交通量的大小和道路的等级确定护栏或人行道的宽度、跨线桥的行车宽度，再根据当地政府

的长期规划，计算确定跨线桥的桥梁宽度。一般情况下,跨线桥的行车宽度和它所连接的道路行车宽度相同。

W=Wx+Sz+Sy+Whz+Why+Bz+By （1） 式中：W—— 桥梁的设计宽度；Wx—— 桥上的行车道宽度；Sz、Sy—— 行车道左、右路缘带宽度；Whz、Why —— 桥上左、右侧护栏宽度；Bz、By—— 桥梁的外侧附带宽度。它包括悬索的锚固宽度，人行道或检修道的宽度等其它需要的桥梁宽度部分。

2. 纵坡设计

由于要考虑跨线桥的建筑高度和行车的净空应该大于5 m，因此，跨线桥的控制点高度要满足最低要求。

H=Hg+hj+hs+E+a （2） 式中：H—跨线桥与高速公路交点处的最小设计标高；Hg—高速公路与跨线桥交点处的路面设计标高；hj— 高速公路的行车净空；hs—跨线桥上部结构的建筑高度；E—被交道纵截面在该处的外矩，如果该点不在变坡点的切线范围内时，该值取零；a —由高速公路、跨线桥的纵坡和横坡影响而需要的调整值。3. 桥梁跨径的选择

桥梁的跨径主要是根据匝道桥或跨线桥需要跨越的道路宽度、跨线桥与被交道的夹角来确定桥墩的位置和跨线桥的跨径。要节约工程造价，应该尽可能的减小桥梁的跨径。可以在高速公路的中央分隔带处，设立中蹲，一边一孔跨越高速公路，大大减小桥梁主跨的跨径，使得桥梁结构比较经济合理。但是中间设桥墩，影响美观而且影响行车路线。因此，随着对桥梁美学的重视，力求桥梁与环境的协调，确保视野开阔，提高的行车舒适度，多采用大跨径连续梁桥。

在确定了跨线桥的主跨以后,根据两侧连接线的填土高度和周围环境的协调情况,确定两侧引桥的桥梁长度和桥梁跨径。桥梁的分联长度,一般情况下桥梁的联长在60～200m。分联越少,一联的长度就越大,受温度变化、混凝土收缩徐变产生的纵向累积位移、需要的伸缩缝也就越大,结构也就越复杂。分联过多,桥面的伸缩缝也就越多,行车的舒适性就越差,不利于高速行驶。桥梁的纵向伸缩长度的增大,加大了桥墩的温度纵向变量, 业加大了对桥墩支座和桥墩的影响。合理的联长可以合理地布置桥梁的跨径组合,使桥梁的上下部结构设计合理。

对于有主跨的桥,桥梁的边跨一般为主跨的0.5～0.8倍,这样的桥孔布置使桥梁的结构受力合理,减小桥梁的建筑高度,节省建设费用。同时主次

分明,受力合理。对于没有主跨的桥梁,一般采用同等跨径的桥梁布设,这样的结构外观整齐大方,并且有利于施工控制。所以,在大部分的互通立交中,除了跨越主要道路的主桥以外一般采用等跨的桥梁布置形式。

4. 桥梁结构形式的选择

在确定桥梁的基本跨径和桥面宽度后，根据桥梁所处的位置、周围的环境、结合施工方案、经济合理的原则进行桥梁结构形式的选择。常见的结构形式有如下几种：简支梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥、T 型刚构、连续—刚构桥、斜拉桥、悬索桥等。

（1）简支梁桥。简支梁桥是静力结构，可以应用在地基较差的情况下，建筑高度主要是受正弯矩的作用，跨度增加，跨中恒载按几何速度增加，结构尺寸增大。简支梁桥外形简单，可以预制，施工费用较低，是一种应用较广泛的桥型。但是互通立交中跨线桥的上部结构一般不采用简支梁桥结构，在互通立交的引桥中简支板桥或简支梁桥的应用还是比较多的。

（2）连续梁桥。连续梁桥具有结构刚度大、建筑高度小、动力性能好、变形小、主梁变形曲线平缓等特点，而且不需要设置墩帽，美观，而且节约建筑材料，工程造价降低，因此，预应力混凝土连续梁桥是互通立交中应用最广的一种桥型。

（3）悬臂梁桥。将简支梁桥的梁体加长,越过支点就形成了悬臂梁桥。悬臂梁桥具有的优点，连续梁桥都具有，因此，在互通立交中很少应用。

（4）T 型刚构。T 型刚构是从桥墩上伸出悬臂,在跨中用铰或简支挂梁组合的桥梁结构形式，跨径一般在60～200m，但是因为受力特点，使得墩柱比较粗大，伸缩缝较多，影响高速行车的舒适度，因此，在互通立交中应用较少。

（5）连续—— 刚构桥。连续—— 刚构桥综合了连续梁和刚构桥的优点，保持了连续梁的特性，改善了结构在水平荷载作用下的受力性能，在比较高的大跨径桥中应用比较广泛。 三、 桥梁上部结构截面的设计

高速公路互通立交桥在确定桥型、跨径、桥面宽度后，需要进一步确定截面的形式，对于T 梁、预制板桥等截面，可以参照全国通用图，对于整体现浇的连续梁桥，跨径小于20m，梁高小于1.2m 的连续梁桥，一般采用空心板截面，空心板的空洞可以在满足结构受力需要的同时，减少桥梁自身重量，节省建筑材料，降低工程造价。在中小跨径的连续梁桥中空心板桥是一种应用非常普遍,效果良好的截面形式。但是随着建筑高度的增加、桥梁跨径的增大，箱形截面往往取代了空心板结构，箱形截面能够有效的抵抗正负弯矩，满足配筋的要求，最大限度地减少桥梁结构的自重，节省建筑材料，降低工程造价。

箱形截面的基本形式分为：单箱双室、单箱单室、双箱单室、单箱多室和多箱多室等形式。主要是根据桥面宽度和桥梁的建筑高度来选择截面形式，当桥梁宽度小于10m 时, 一般采用单箱单室截面。桥面宽度越大，单箱单室的内截面跨度越大。

（下转第222页）