关于交通拥塞对桥梁结构的影响及组织优化分析

任小成

（长沙市实验中学 湖南长沙 410000）

桥梁在城市交通系统中有重要作用，但城市交通拥塞现象越来越严重，使桥梁承受荷载大幅增加，导致桥梁结构加速老化，并出现诸多早期病害。因此，有必要在掌握路段交通情况的基础上，通过有效的组织优化与调整，缓解交通拥塞，起到间接保护桥梁结构，延长使用寿命的作用。

1 交通调查

1.1 道路条件

东塘白沙立交桥为连接城北和城南的重要通道，桥面布置双向二车道。该桥直接跨越劳动路，平行跨于韶山路之上，韶山路为当地交通主路，途径商业街、火车站等，车流量巨大。该桥由北往南向的接线和两处路口发生相交，桥头和1#路口之间的距离在50m左右，两处路口间的距离在100m左右。其中，1#路口由信号灯进行控制，2#路口为长沙市工人文化宫出入口，由于这两个出口较接近，加上劳动西路上韶山南路的车辆较多，致使桥梁接路口处行车压力激增，增大了该桥行车压力。早高峰时间段，因桥头南信号灯控制，使大量车辆不得不在桥上长时间排队等待，排队车龙可以一直延伸到桥北再到韶山北主干路上，甚至影响了劳动路上的行车。

1.2 交通流量

在课余时间对该路段交通流量实施调查。调查结果为：小客车占比60%；中、大客车占比40%。从现状调查结果可知，每日早高峰时间段，桥梁右幅几乎堵满车辆，尤其是大型公交车辆比较多。

1.3 桥梁结构受到的影响

该桥为钢筋混凝土简支箱梁桥。桥梁所接道路为市政主干路，总宽20m。该路段交通拥塞现象主要会对桥梁造成以下影响：

（1）变形不断累积且结构疲劳速度加快，导致桥面板产生裂缝。

（2）高峰时间段，桥面车流集中，使偏载系数变大，导致箱梁外侧腹板受到严重影响，造成腹板开裂。

（3）梁体受损，实际承载能力逐渐下降，缩短桥梁结构使用寿命。

结合现有调查结果，按高峰时间段桥梁所受行车荷载对梁体受力进行分析验算。结果显示，因高峰时间段行车荷载较大，且存在偏载现象，所以桥梁中墩顶板及边跨顶板均产生一定拉应力，最大可以达到2.28MPa，已经超过规范值（1.855MPa）[1]。除此之外，由于通过桥梁的车流含有较多的站满乘客的大型公交车，所以实际荷载可能更大，故梁所受影响更为严重或不利。

2 组织优化设计

2.1 交通组织与交通信号配时设计

2.1.1 交通组织设计

路口按照道路等级、线形、走向、交叉口范围及实际流量实施优化设计。具体方案为：将1#路口优化为直行到和右侧道同时进出，将其作为桥梁交通有效缓冲；2#路口按渠化交通进行设计并增设人行道与信号灯。

2.1.2 交通信号配时设计

以路口渠化交通总体设计方案为依据，结合前期调查工作取得的各项数据，开展交通信号配时方面的优化设计与科学调整。具体包含以下内容：相位、相序、周期等。

2.2 仿真分析

2.2.1 仿真结果

对上述优化方案进行仿真，以判断方案是否有效、可行。因仿真路段和桥梁直接连接，桥上排队车龙较长是造成桥梁结构受损的主要原因，所以将桥梁相交路口车流延误及路口处车辆排队长度作为综合评价指标[2]。

仿真结果为：1#路口与桥梁桥头之间的道路，车辆平均时速提高82%，从最初的16.2km/h提升至30.1km/h；上述道路路口交通延误平均41s/车，相比优化设计前减少26s/车；2#路口交通延误平均47s/车，相比优化设计前减少24s/车，且服务水平也从最初的D级变为C级；桥南段排队车龙长度约320m，相比优化设计前减小92m，如表1所示。

表1 桥西段排队车龙长度变化

2.2.2 结果分析

以上述仿真结果为依据，将缩短桥南排队车龙长度与减少路段交通延误为根本目标，通过对比确定最优组织设计方案。

（1）经渠化交通设计的路口，不仅实际的交通秩序得到了有效改善，单位时间内的通行效率大幅提升，而且服务水平也从最初的D级变为C级。具体来看，1#路口服务水平从最初的E级变为D级别；2#路口服务水平从最初的D级变为C级。

（2）通过对2#路口相位的合理化减少，同时和1#路口之间形成科学的协调控制机制，从本质上缩短了桥南排队车龙长度，有效减轻了桥梁所受荷载。

2.3 配套管理措施

为充分发挥优化方案重要作用，不仅要在实际情况中按照方案要求作出相应整改，还要在交通管理方面采取正确有效的配套管理措施[3]。根据路段调查研究结果，现提出以下可行的管理措施：①在适当的地方设置清晰醒目的标志标线，以此使大车始终行驶在最右侧，从而避免重型荷载在桥面上过度集中，改善桥梁结构受力状况；②增设超载检测装置对即将驶入桥梁的车辆进行超载检测，凡超过标准的车辆一律不允许上桥，包括改装车和超轴载车；③做好桥梁运营日常监控，根据桥梁设计要求布置应变测点，随时检测桥梁结构应变和挠度，并根据检测结果制定有效的整治处理方案，以免桥梁结构受力恶化，引发安全事故；④高峰时间段内应限时禁止货车通行。

3 结束语

在综合调查与分析研究区路段、桥梁及路口交通组织方式和流量状况的前提下，明确交通拥塞对研究区桥梁造成的影响。然后开展组织优化设计工作，同时对交通信号控制方案予以调整。借助仿真软件实施优化仿真，将缩短桥西排队车龙长度与减少路段交通延误为根本目标，通过对比确定最优组织设计方案。同时，在交通管理方面采取正确有效的配套管理措施。通过这样的处理，能在不影响路段正常通行的基础上，改善交通拥塞，并减小其对桥梁结构造成的不利影响。

[1]吴 鹏，吴燕兰.大跨度桥梁设计要点与优化策略[J].交通世界，2017（32）：96～97.

[2]陈艾荣，常成.渐进结构优化法在桥梁找型中的应用[J].同济大学学报（自然科学版），2012（01）：8～13.

[3]祝彦知，程楠.基于多级改进模糊积分模型的桥梁结构选型优化[J].系统工程，2014（11）：139～143.