某大跨径桥梁总体方案设计

高晓飞

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市200092）

1 工程概况

某工程位于湖南省株洲市。其方案设计的大跨径桥梁取名为清水塘大桥，北接清水塘生态工业新城，南连栗雨工业园区。清水塘大桥的建设意义重大，该项目是连接株洲石峰区及天元区两个区域的新动脉，大桥的建设加强了轨道科技城、清水湖生态新城及栗雨工业园间、武广新城的联系，交通功能十分突出。

2 现状条件分析

2.1 规划条件

图1为规划路网图。

该桥梁北接清水塘生态园区清雨路，红线宽度42 m，城市主干路。江北侧的横向重要道路有：清霞路（城市主干路）、临江路（次干路）、港区支路（支路）。

桥梁南接栗雨工业园区珠江北路，红线宽度40 m，城市主干路。与大桥横向相接的道路有：滨江路（支路）、东平路（次干路）、新东路（城市主干路）。

图1 规划路网图

2.2 现状通航条件

拟建桥位处湘江水域开阔，水面宽约850 m，河床底标高约20.0 m，常水位标高约28.0 m，最高通航水位41.96 m（P=5%），现状通行2 000 t级船舶（见图 2）。

2.3 跨径确定

该工程通航孔需满足2 000 t级货船通航要求，并考虑铜塘湾港区的水域需求，北侧主墩基础宜在码头前沿线内，基础尽可能位于岸上。根据对现状航迹线及通航需求的分析，针对南侧主墩的布置，提出通航孔跨径480 m布置方案。

图2 现状河床断面图

3 桥型方案选择

3.1 钢桁拱桥

主桥结构为中承式钢桁架拱桥，跨径布置为120+480=600（m），边中跨比为 1/4，矢跨比为 1/5。拱肋下弦采用抛物线，上弦主跨采用抛物线，通过圆曲线与边跨上弦箱梁连接。主桥采用连续梁支撑体系，以及仅在北侧主墩设置固定支座，其余为活动支座。方案效果图如图3所示。

图3 480 m钢桁拱桥方案效果图

断面采用上下层分离布置形式，上层为机动车道：4.0 m拱肋及检修道+0.5 m防撞栏杆+11.5 m车行道+0.5 m中央隔离带+11.5 m机动车道+0.5 m防撞栏杆+4.0 m拱肋及检修道=32.5 m。下层为人非道，净宽10 m。主桥横断面布置如图4所示。

图4 480 m钢桁拱桥方案横断面布置图

3.2 斜拉桥

主桥采用双塔双柱斜拉桥，跨径布置为160+480+160（m），中跨采用钢混凝土叠合梁，边跨采用混凝土箱梁，梁高均为3.5 m，边中跨比为1/3，主梁支撑于桥塔横梁上，为半漂浮体系。倾斜双索面扇形布置。梁上塔高108 m，塔高比为0.24。方案效果图如图5所示，推荐采用水滴型桥塔。

图5 480 m斜拉桥方案（水滴形塔）效果图

主梁横向布置为：2.75 m（人行道）+2.5 m（非机动车道）+0.5 m（护栏）+11.5 m（车行道）+0.5 m（中央分隔栏）+11.5 m（车行道）+0.5 m（护栏）+2.5 m（非机动车道）+2.75 m（人行道）=35.0 m，斜拉索锚固点位于人非道。主桥横断面布置如图6所示。

图6 480 m斜拉桥方案横断面布置图

4 总体接线方案设计

4.1 方案一：清霞路和新东路前直接落地方案

清水塘大桥在清霞路和新东路前直接落地，所有的大桥上的交通均由横向道路清霞路和新东路直接承担（见图7）。

图7 直接落地方案图

根据交通流量分析，远期清雨路、珠江北路饱和度为0.98，服务水平E级；清雨路-清霞路节点远期高峰小时进口道总量增加180%，珠江北路-新东路节点远期高峰小时进口道总量增加233%。

综上，直接接地的方案对横向的新东路和清霞路造成了极大的交通压力，清雨路/清霞路交叉口、珠江北路/新东路交叉口易形成新的拥堵点，应考虑逐级分流交通。

4.2 方案二：逐级分流方案

清水塘大桥南端在新东路以南主线接地，在新东路以北设置一对匝道；在清霞路以北主线接地，在清霞路以南设置一对匝道；两级分流（见图8）。

图8 逐级分流方案图

根据交通流量分析，清霞路交叉口：清雨路最大流量为3 834 pcu/h,饱和度为0.82，服务水平D级，较直接接地方案下降26%。清雨路/清霞路节点交叉口远期高峰小时进口道总量为6 745 pcu/h，较直接接地方案下降17%。

新东路交叉口：珠江北路最大流量为3 433 pcu/h,饱和度为0.73，服务水平C级，较直接接地方案下降27%。珠江北路/新东路节点在新建清水塘大桥之后交叉口远期高峰小时进口道总量为6 308 pcu/h，较直接接地方案下降16%。

5 区域路网总体衔接方案

根据上节总体接线方案分析，合理方案应采用逐级分流方案：车辆过清水塘大桥时，在清霞路前上桥，过新东路下桥。桥梁上跨清霞路、临江路后过湘江，跨过滨江北路、东平路、新东路后落地。清水塘大桥的车道规模为全线主线双向六车道。

桥梁两侧均设置地面辅道与相交道路桥下灯控平交。

设置匝道两对，分别位于清霞路南侧、新东路北侧，进行交通分流及转换，避免流量集中下桥，两交叉口集散能力强。

主线跨越湘江后，在珠江北路、清雨路设辅道，辅道为双向四车道的规模。

图9为区域路网衔接方案图。

图9 区域路网衔接方案图

6 交通组织总体设计

交通组织设计时应遵循以下原则：

（1）根据城市总体规划与用地布局，结合城市道路网，确保交通转换快捷，路网流负荷均匀，充分发挥道路的交通功能。

（2）分析不同道路所承担的交通成分，按不同交通流特性总体考虑分别组织。

（3）根据道路总体方案的基本构思和要求，保证过境交通和主要交通流向的便捷、畅通。

（4）合理处理主干道与地面道路网之间的交通衔接转换关系，合理布置匝道，在保证交通功能的前提下，提高道路的服务面积。

（5）沿路交通应靠辅路集散，考虑城市公共交通规划，并方便沿线社区进出。

（6）为避免区域内机动车流、非机动车流及行人的交叉干扰,建立了立体交通系统,如利用地下、地面、地上的空间,分别布置机动车系统、非机动车系统和人行系统。

（7）坚持“以人为本”的原则，完善人行过街设施，配合该市创建无障碍设施的规划，同步建设方便残疾人、老、弱人群的工程配套设施。

6.1 机动车过江方案

由北向南，清霞路以北的车流可由清雨路主线经铜霞路平交口后，在清霞路交叉口北侧桩号K0+500上桥，上跨清霞路、临江路，往南越过湘江跨滨江北路、东平路、新东路后，于桩号K2+950对接珠江北路落地。由南向北，新东路以南的车流则由珠江北路新东路交叉口南侧上桥，在清雨路清霞路交叉口北侧下桥。桥上行驶路程2.45 km。

大桥在清霞路南侧、新东路北侧分别设置了一对上下匝道，服务于清霞路、新东路。故清霞路和新东路方向车流可由附近的出入匝道直接上下清水塘大桥。

图10为南、北岸机动车过江示意图。

图10 南、北岸机动车过江示意图

6.2 慢行交通过江方案

慢行交通利用主桥下挂的慢行桥过江。

北侧慢行桥接临江路，南侧慢行桥与滨江北路接顺后，利用滨江北路交叉口过街。

非机动车和行人通过滨江北路与东平路之间的绿道与东平路沟通。该绿道的坡度小于3.5%，满足自行车骑行的要求。

6.3 交叉口交通组织

工程范围内交通组织主要包括清霞路及新东路交叉口的地面交通组织。

该项设计在相交清霞路、新东路口主要干道时，设计平行匝道完成交通转换及分流交通。地面两侧辅道，主要承担区域性交通道路两侧单位和居民的出入，地面城市道路交叉口，通过信号灯控制。还要完善交通标志标线的设置，如驶入匝道标志、驶出匝道标志、非机动车辆汇入标志、指路牌、地面标线设置等。

7 节点效果分析

清水塘大桥北接清水塘工业区清雨路，以上跨的形式相交清霞路。而清霞路是清水塘生态工业新城四横四纵路网系统中重要一横。根据交通量预测，清霞路沿线有一定过江流量需求，因此该节点需考虑交通转换需求。

清水塘大桥南接栗雨工业区珠江北路，并以上跨的形式穿越新东路。新东路为区域内重要干道，也存在一定的过江需求，且可通过该路口对过江交通进行分流，缓解珠江北路下桥的交通压力。

经综合分析，该项设计考虑在主线桥梁落地前设置一对平行匝道，车辆在通过清霞路、新东路可实现分流及转向。实施后的节点具备了以下优点：

（1）对东、西主流交通方向分流作用明显，提高了直行方向的通行能力；

（2）设置平行匝道方便清霞路、新东路周边交通转换沟通，不需要绕行，桥下地面交通组织易捷；

（3）交通仿真显示，清水塘大桥落地平交后，节点通行能力可满足设计服务水平要求。

8 结语

大跨径桥梁采用逐级分流方案对路网交通压力更加均衡，设置多级匝道服务范围更为广泛，从交通功能完善和交通系统合理性角度分析，逐级分流交通更为有利。