臺州內環線立交設計

吳 婷,方敏輝

(臺州市城鄉規劃設計研究院,浙江 臺州 318000)

臺州內環線立交設計

吳 婷,方敏輝

(臺州市城鄉規劃設計研究院,浙江 臺州 318000)

立交是臺州內環線快速路的重要節點。立交設計涉及規劃、交通、道路等多個專業。在此,以臺州市內環線快速路工程為例,介紹了立交設計的一些思路和經驗，可供類似工程參考。

內環線；立交；設計

臺州市內環線快速路工程作為臺州市快速路網的重要組成部分,在設計中應充分體現人文、環保、景觀的高要求,切實貫徹“以人為本,強調人與自然的和諧發展”的設計理念,并結合線路通過的地形、地貌[1]。

1 立交節點布局

臺州城市快速路節點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現交通流轉換的交叉點,它具有連接城市快速路網和其他城市道路的功能,實現道路等級的過渡。

節點設置合理與否還直接影響城市快速路網的運行效率。從我國許多大城市快速路的運行實踐看,快速路網節點布局規劃與交通設計的不盡合理使節點形成交通瓶頸,進而導致快速路交通不暢,是快速路主路及地面銜接道路形成交通堵塞的主要原因。

臺州內環線范圍內共規劃立交8座,其中全互通立交4座(5#立交為遠期),其余4座均為半互通式立交(主要為菱形立交)。與內環線相交的道路設置立交情況見表1。

表1 立交一覽表

2 設計的總體思路和原則

2.1 設計總體思路

體現人文的設計理念,力求實現“結構經久耐用,行車舒適,外形美觀,橋梁附屬設施齊備,后期養護量少”的設計構想。在橋梁外觀造型、燈光照明上,努力營造高架橋梁氣勢恢宏、景觀優美的人文景觀帶[2]。

2.2 設計遵循的原則

1)結構的設計力求做到技術合理、先進、有利施工,造價經濟；

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

3)與相交道路節點橋梁所選結構及跨徑布置,應盡量減少對地面交通的通行影響；

4)本工程大部分區間處于建成區,結構外觀宜簡潔、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調；

5)橋梁采用連續結構形式,以利于橋面平整,行車舒適；

6)道路交叉口采用大跨鋼結構,以減小對現有交通的影響；

7)對環境敏感地區設置隔聲屏障以降低噪聲污染,并加強附屬安全設施的設計。

3 決定立交方案的幾個因素

1)根據規劃路網、目標年(2030年)交通流量的預測,相交道路等級確定車道數和寬度；

2)滿足行車速度、半徑等條件下確定立交線形；

3)根據地面現狀情況進行橋梁布跨；

4)橋梁布墩反饋道路,兩者相互協調,最終確定方案。

4 設計實例(8#立交)

4.1 現狀概況

1)8#立交為內環北段、內環西段與東復線形成的交叉。

2)立交西北角及西南角均為已建住宅小區,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安置房及櫻花小區。

3)立交位置現狀道路有東復線與東官河路T型交叉,橋梁布設時充分考慮與現狀道路的銜接。

4.2 規劃情況

根據規劃,內環北路、內環西路及東復線均為城市快速路,且內環西路、東復線均為高架。立交東北、東南、西北均為居住用地。

4.3 交通量預測

隨著江口放射線、臺縉高速東延、104國道西遷等工程的實施,現狀東復線上的貨運交通、甬臺溫高速經東復線、內環線來往椒江、路橋的客運交通量將會減小,東復線的交通構成也將由公路客貨運為主調整為客運與城市交通并重。根據預測,設計年末內環西路—內環北路之間交通量分別為2 329 pcu/h、1 825 pcu/h,故設計推薦采用雙向六車道規模。內環與東復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#立交各方向流量預測圖

根據交叉區域的地形條件、交通量預測資料、路網布局、互通等級及功能等因素綜合考慮,該節點采用Y型全互通式立交方案。即主、次轉向交通流左轉均采用半定向匝道,右轉均采用定向匝道,四條匝道均采用單向雙車道規模。

其余方向機動車交通及非機動車、人行交通均通過地面信號燈交叉口解決,其中內環西路地面為4進2出,東復線為3進2出,東官河路為2進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動車道或人行道。跨徑組合為：(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動車道或人行道。跨徑組合為(2×34)+(3×30)m,橋梁全長158 m。

4)A匝道：為左轉匝道,主要跨越主線、C匝道、東官河及地面輔道或非機動車道或人行道。跨主線橋梁及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：右轉匝道,主要跨越東官河橋及地面輔道或非機動車道或人行道；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：左轉匝道,主要跨越東官河路、政民橋及地面輔道或非機動車道或人行道,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：右轉匝道,主要跨越東官河路、政民橋及地面輔道或非機動車道或人行道,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 橋梁結構形式的選擇

1)橋梁結構形式選擇對本工程的工程造價、橋梁景觀、施工難度、工期安排以及施工期間對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構的經濟性以及結構受力合理性,提高立交橋下的通透性。

本次設計從建設成本、施工組織、安全風險、管理養護等方面對預應力混凝土梁、鋼結構梁、鋼混組合梁進行比選設計。見表2。

表2 上部結構比選

綜上分析,現澆箱梁整體性能好,抗扭剛度大,能適應各種平面線形和橋寬的變化,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,符合城市發展的需要,當跨徑大于45 m時,可采用變截面連續箱梁或等截面鋼箱梁,因此,選擇預應力混凝土梁。

5.1 上部結構斷面

根據上部結構推薦的現澆箱梁結構,提出以下三個箱梁橫斷面方案進行比較。

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構剛勁雄壯。本斷面方案結構受力合理,對施工要求較低,便于高架變寬段及變高段設置。但是結構外形相對呆板,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。該斷面在常規斜腹箱梁的基礎上,增加斜腹板斜度,并在腹板與頂底板連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”斷面外形的橋梁風格基礎上又有所創新,外形美觀、輕盈,在其自身剛性的基礎上融入了柔和的要素,使其剛柔相濟；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

從受力上進行初步分析表明,對比方案二,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,對施工的要求也較高。

該方案標準斷面全寬為25.5 m,單箱四室結構,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。主梁兩側懸臂設置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,工程造價適中,且結構受力合理。

5.2 下部結構

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,標準橋寬斷面均采用獨墩布置。

主墩為提高主梁的橫向穩定性及主墩自身的景觀效果,在頂部3 m范圍內兩墩分別向外側傾斜,頂部全寬為8.7 m。在距離墩柱頂部0.3 m處,設置一道高度1.2～1.5 m聯系梁,以平衡墩柱傾斜帶來的水平力,減小墩柱墩身的側向彎矩。見圖6。

圖6 主墩斷面圖

6 結 語

本文簡要介紹了立交設計思路原則以及影響立交方案的幾個重要因素,并以8#立交為實例詳細講解。

內環線建成后可以緩解臺州經濟開發區、臺州市椒江區與黃巖區連接道路的交通壓力,增加了臺州市主城區道路的出口。使得臺州市三區快速銜接,重新整合三區的聯系,將臺州市三區真正緊密連接在一起,真正實現大都市區經濟一體化。

[1] 胡世強. 關于城市立交橋設計中有關問題的探討[J]. 城市道橋與防洪，2008(3)：16- 17．

[2] 方萍. 城市立交橋設計的幾點體會[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,從事橋梁設計工作。

U412.35+2

B

1008- 3707(2017)04- 0001- 04