台州内环线立交设计

2017-09-04方敏辉

浙江建筑 2017年4期

关键词：快速路台州市跨径

吴婷,方敏辉

(台州市城乡规划设计研究院,浙江台州 318000)

台州内环线立交设计

吴婷,方敏辉

(台州市城乡规划设计研究院,浙江台州 318000)

立交是台州内环线快速路的重要节点。立交设计涉及规划、交通、道路等多个专业。在此,以台州市内环线快速路工程为例,介绍了立交设计的一些思路和经验，可供类似工程参考。

内环线；立交；设计

台州市内环线快速路工程作为台州市快速路网的重要组成部分,在设计中应充分体现人文、环保、景观的高要求,切实贯彻“以人为本,强调人与自然的和谐发展”的设计理念,并结合线路通过的地形、地貌[1]。

1 立交节点布局

台州城市快速路节点是指快速路的主路与辅路、其他相交道路或另外一条快速路实现交通流转换的交叉点,它具有连接城市快速路网和其他城市道路的功能,实现道路等级的过渡。

节点设置合理与否还直接影响城市快速路网的运行效率。从我国许多大城市快速路的运行实践看,快速路网节点布局规划与交通设计的不尽合理使节点形成交通瓶颈,进而导致快速路交通不畅,是快速路主路及地面衔接道路形成交通堵塞的主要原因。

台州内环线范围内共规划立交8座,其中全互通立交4座(5#立交为远期),其余4座均为半互通式立交(主要为菱形立交)。与内环线相交的道路设置立交情况见表1。

表1 立交一览表

2 设计的总体思路和原则

2.1 设计总体思路

体现人文的设计理念,力求实现“结构经久耐用,行车舒适,外形美观,桥梁附属设施齐备,后期养护量少”的设计构想。在桥梁外观造型、灯光照明上,努力营造高架桥梁气势恢宏、景观优美的人文景观带[2]。

2.2 设计遵循的原则

1)结构的设计力求做到技术合理、先进、有利施工,造价经济；

2)处理好桥面伸缩缝及桥面排水系统等满足运营阶段行车的平顺、舒适、快速和安全要求；

3)与相交道路节点桥梁所选结构及跨径布置,应尽量减少对地面交通的通行影响；

4)本工程大部分区间处于建成区,结构外观宜简洁、轻盈美观,满足城市的景观要求,并使新建桥梁与周围景观相协调；

5)桥梁采用连续结构形式,以利于桥面平整,行车舒适；

6)道路交叉口采用大跨钢结构,以减小对现有交通的影响；

7)对环境敏感地区设置隔声屏障以降低噪声污染,并加强附属安全设施的设计。

3 决定立交方案的几个因素

1)根据规划路网、目标年(2030年)交通流量的预测,相交道路等级确定车道数和宽度；

2)满足行车速度、半径等条件下确定立交线形；

3)根据地面现状情况进行桥梁布跨；

4)桥梁布墩反馈道路,两者相互协调,最终确定方案。

4 设计实例(8#立交)

4.1 现状概况

1)8#立交为内环北段、内环西段与东复线形成的交叉。

2)立交西北角及西南角均为已建住宅小区,东南角存在一处需要保留的污水泵站,东北角为少量拆迁临时安置房及樱花小区。

3)立交位置现状道路有东复线与东官河路T型交叉,桥梁布设时充分考虑与现状道路的衔接。

4.2 规划情况

根据规划,内环北路、内环西路及东复线均为城市快速路,且内环西路、东复线均为高架。立交东北、东南、西北均为居住用地。

4.3 交通量预测

随着江口放射线、台缙高速东延、104国道西迁等工程的实施,现状东复线上的货运交通、甬台温高速经东复线、内环线来往椒江、路桥的客运交通量将会减小,东复线的交通构成也将由公路客货运为主调整为客运与城市交通并重。根据预测,设计年末内环西路—内环北路之间交通量分别为2 329 pcu/h、1 825 pcu/h,故设计推荐采用双向六车道规模。内环与东复线之间的匝道交通量为北往西652 pcu/h、北往东1 188 pcu/h、西往北697 pcu/h、东往北498 pcu/h。见图1。

图1 8#立交各方向流量预测图

根据交叉区域的地形条件、交通量预测资料、路网布局、互通等级及功能等因素综合考虑,该节点采用Y型全互通式立交方案。即主、次转向交通流左转均采用半定向匝道,右转均采用定向匝道,四条匝道均采用单向双车道规模。

其余方向机动车交通及非机动车、人行交通均通过地面信号灯交叉口解决,其中内环西路地面为4进2出,东复线为3进2出,东官河路为2进2出。

4.4 桥梁布跨

1)主线桥：主线高架桥上跨C匝道、地面道路、南官河支流及部分地方道路,其跨径组合为(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,桥梁全长1 326.567 m。

2)JD下匝道：为主线下行匝道,主要跨越九峰路及地面辅道或非机动车道或人行道。跨径组合为：(2×34)+(3×30)m,桥梁全长158 m。

3) JU上匝道：为主线上行匝道,主要跨越九峰路及地面辅道或非机动车道或人行道。跨径组合为(2×34)+(3×30)m,桥梁全长158 m。

4)A匝道：为左转匝道,主要跨越主线、C匝道、东官河及地面辅道或非机动车道或人行道。跨主线桥梁及C匝道采用1×56 m钢箱梁一跨跨越。桥跨布置为：(4×30)+(2×28.5+28)+(1×56)+(28.7+35+42)+(2×30)+(1×30)+(4×30)+(2×30) m,桥梁全长636.7 m。

5)B匝道：右转匝道,主要跨越东官河桥及地面辅道或非机动车道或人行道；衔接主线高架桥,其跨径组合为：(3×28)+(2×28+25)+(20+2×32)+(18.7+2×22.7+22.686)m,桥梁全长335.786 m。

6)C匝道：左转匝道,主要跨越东官河路、政民桥及地面辅道或非机动车道或人行道,跨径受限因素较多,跨政民桥采用1×48 m钢箱梁一跨跨越,其跨径组合为：(30+24.5+32)+(1×45)+(1×48)+(3×20)+(2×20)+(2×33+37.95)+(5×28)m,桥梁全长523.45 m。

7)D匝道：右转匝道,主要跨越东官河路、政民桥及地面辅道或非机动车道或人行道,其跨径组合为：(3×27.198)+(3×30)+(3×30)m,桥梁全长261.595 m。8#立交效果图见图2。

图2 8#立交效果图

5 桥梁结构形式的选择

1)桥梁结构形式选择对本工程的工程造价、桥梁景观、施工难度、工期安排以及施工期间对交通的影响等起着更为重要的控制作用。

2)合适的桥跨选择能提高立交结构的经济性以及结构受力合理性,提高立交桥下的通透性。

本次设计从建设成本、施工组织、安全风险、管理养护等方面对预应力混凝土梁、钢结构梁、钢混组合梁进行比选设计。见表2。

表2 上部结构比选

综上分析,现浇箱梁整体性能好,抗扭刚度大,能适应各种平面线形和桥宽的变化,行车条件好,跨越能力大,等截面梁跨越能力在20～45 m之间,可较好满足一般城市立交、高架桥的使用要求,符合城市发展的需要,当跨径大于45 m时,可采用变截面连续箱梁或等截面钢箱梁,因此,选择预应力混凝土梁。

5.1 上部结构断面

根据上部结构推荐的现浇箱梁结构,提出以下三个箱梁横断面方案进行比较。

5.1.1 箱梁断面形式方案一

本方案的箱梁断面为传统的直腹板、单箱五室截面,梁底下部仰角做成圆角,高架整体的纵向多线条效果使得结构刚劲雄壮。本断面方案结构受力合理,对施工要求较低,便于高架变宽段及变高段设置。但是结构外形相对呆板,不够美观。见图3。

5.1.2 箱梁断面形式方案二

本方案采用的是“飞燕式”断面形式。该断面在常规斜腹箱梁的基础上,增加斜腹板斜度,并在腹板与顶底板连接位置使用反弯曲线,由于曲线半径较大,悬臂更大,线型变化更趋缓和,视觉感觉流畅与柔和。从受力上进行分析,由于腹板高度随着底板线型变化由中高向外迅速降低,在同一受力要求的情况下梁的截面高度高。从施工角度来看,由于外形使用曲线范围大,模板制作有一定难度。见图4。

5.1.3 箱梁断面形式方案三

本方案断面形式在“飞燕式”断面外形的桥梁风格基础上又有所创新,外形美观、轻盈,在其自身刚性的基础上融入了柔和的要素,使其刚柔相济；大挑臂圆弧斜腹板的外形更突出了外形的柔和、轻盈,组合柔美。见图5。

图3 方案一箱梁断面图

图4 方案二箱梁断面图

图5 方案三箱梁横断面

从受力上进行初步分析表明,对比方案二,箱梁底板是平的,腹板高度没有变化,在同一受力要求的情况下,截面高度比方案二低,与方案一梁高基本相同。从施工角度来看,由于箱梁底的棱线要求顺桥向随主线流畅布设,对施工的要求也较高。

该方案标准断面全宽为25.5 m,单箱四室结构,中心梁高2.0 m。箱梁顶板厚度为0.25 m,底板厚度为0.22 m,支点范围腹板厚度为0.8 m,跨中范围腹板厚度0.45 m。主梁两侧悬臂长度为4.35 m,箱梁悬臂端部厚度为0.2 m,悬臂沿弧线一直延伸至主梁底板。为减小主梁悬臂自重,在悬臂部分设置箱室,使主梁悬臂顶板与弧形底板形成撑-拉杆受力体系。主梁两侧悬臂设置0.1 m后浇带。

综上所述,推荐方案三作为主线高架桥的横断面。该方案富有特色,工程造价适中,且结构受力合理。

5.2 下部结构

为烘托桥梁整体的景观效果,并在空间布置上满足地面辅道的布置,标准桥宽断面均采用独墩布置。

主墩为提高主梁的横向稳定性及主墩自身的景观效果,在顶部3 m范围内两墩分别向外侧倾斜,顶部全宽为8.7 m。在距离墩柱顶部0.3 m处,设置一道高度1.2～1.5 m联系梁,以平衡墩柱倾斜带来的水平力,减小墩柱墩身的侧向弯矩。见图6。