關于交通擁塞對橋梁結構的影響及組織優化分析

任小成

（長沙市實驗中學 湖南長沙 410000）

橋梁在城市交通系統中有重要作用，但城市交通擁塞現象越來越嚴重，使橋梁承受荷載大幅增加，導致橋梁結構加速老化，并出現諸多早期病害。因此，有必要在掌握路段交通情況的基礎上，通過有效的組織優化與調整，緩解交通擁塞，起到間接保護橋梁結構，延長使用壽命的作用。

1 交通調查

1.1 道路條件

東塘白沙立交橋為連接城北和城南的重要通道，橋面布置雙向二車道。該橋直接跨越勞動路，平行跨于韶山路之上，韶山路為當地交通主路，途徑商業街、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#路口由信號燈進行控制，2#路口為長沙市工人文化宮出入口，由于這兩個出口較接近，加上勞動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。早高峰時間段，因橋頭南信號燈控制，使大量車輛不得不在橋上長時間排隊等待，排隊車龍可以一直延伸到橋北再到韶山北主干路上，甚至影響了勞動路上的行車。

1.2 交通流量

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

1.3 橋梁結構受到的影響

該橋為鋼筋混凝土簡支箱梁橋。橋梁所接道路為市政主干路，總寬20m。該路段交通擁塞現象主要會對橋梁造成以下影響：

（1）變形不斷累積且結構疲勞速度加快，導致橋面板產生裂縫。

（2）高峰時間段，橋面車流集中，使偏載系數變大，導致箱梁外側腹板受到嚴重影響，造成腹板開裂。

（3）梁體受損，實際承載能力逐漸下降，縮短橋梁結構使用壽命。

結合現有調查結果，按高峰時間段橋梁所受行車荷載對梁體受力進行分析驗算。結果顯示，因高峰時間段行車荷載較大，且存在偏載現象，所以橋梁中墩頂板及邊跨頂板均產生一定拉應力，最大可以達到2.28MPa，已經超過規范值（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，所以實際荷載可能更大，故梁所受影響更為嚴重或不利。

2 組織優化設計

2.1 交通組織與交通信號配時設計

2.1.1 交通組織設計

路口按照道路等級、線形、走向、交叉口范圍及實際流量實施優化設計。具體方案為：將1#路口優化為直行到和右側道同時進出，將其作為橋梁交通有效緩沖；2#路口按渠化交通進行設計并增設人行道與信號燈。

2.1.2 交通信號配時設計

以路口渠化交通總體設計方案為依據，結合前期調查工作取得的各項數據，開展交通信號配時方面的優化設計與科學調整。具體包含以下內容：相位、相序、周期等。

2.2 仿真分析

2.2.1 仿真結果

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

仿真結果為：1#路口與橋梁橋頭之間的道路，車輛平均時速提高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，相比優化設計前減少26s/車；2#路口交通延誤平均47s/車，相比優化設計前減少24s/車，且服務水平也從最初的D級變為C級；橋南段排隊車龍長度約320m，相比優化設計前減小92m，如表1所示。

表1 橋西段排隊車龍長度變化

2.2.2 結果分析

以上述仿真結果為依據，將縮短橋南排隊車龍長度與減少路段交通延誤為根本目標，通過對比確定最優組織設計方案。

（1）經渠化交通設計的路口，不僅實際的交通秩序得到了有效改善，單位時間內的通行效率大幅提升，而且服務水平也從最初的D級變為C級。具體來看，1#路口服務水平從最初的E級變為D級別；2#路口服務水平從最初的D級變為C級。

（2）通過對2#路口相位的合理化減少，同時和1#路口之間形成科學的協調控制機制，從本質上縮短了橋南排隊車龍長度，有效減輕了橋梁所受荷載。

2.3 配套管理措施

為充分發揮優化方案重要作用，不僅要在實際情況中按照方案要求作出相應整改，還要在交通管理方面采取正確有效的配套管理措施[3]。根據路段調查研究結果，現提出以下可行的管理措施：①在適當的地方設置清晰醒目的標志標線，以此使大車始終行駛在最右側，從而避免重型荷載在橋面上過度集中，改善橋梁結構受力狀況；②增設超載檢測裝置對即將駛入橋梁的車輛進行超載檢測，凡超過標準的車輛一律不允許上橋，包括改裝車和超軸載車；③做好橋梁運營日常監控，根據橋梁設計要求布置應變測點，隨時檢測橋梁結構應變和撓度，并根據檢測結果制定有效的整治處理方案，以免橋梁結構受力惡化，引發安全事故；④高峰時間段內應限時禁止貨車通行。

3 結束語

在綜合調查與分析研究區路段、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橋梁造成的影響。然后開展組織優化設計工作，同時對交通信號控制方案予以調整。借助仿真軟件實施優化仿真，將縮短橋西排隊車龍長度與減少路段交通延誤為根本目標，通過對比確定最優組織設計方案。同時，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上，改善交通擁塞，并減小其對橋梁結構造成的不利影響。

[1]吳 鵬，吳燕蘭.大跨度橋梁設計要點與優化策略[J].交通世界，2017（32）：96～97.

[2]陳艾榮，常成.漸進結構優化法在橋梁找型中的應用[J].同濟大學學報（自然科學版），2012（01）：8～13.

[3]祝彥知，程楠.基于多級改進模糊積分模型的橋梁結構選型優化[J].系統工程，2014（11）：139～143.