浅析道路桥梁工程中的互通立交桥梁设计要点

2021-01-06田旺

河南建材 2021年6期

田旺

福建省睿翼建设有限公司（353000）

1 互通立交桥梁概述

互通立交桥梁具有与一般桥梁相同的功效，都可跨越山峰、湖泊、河川等。不同点在于，一般桥梁只是以一条直线或蜿蜒的曲线贯穿多个地域，工程范围相对较小，设计要求并不高，而互通立交桥梁涉及的作业范围甚大，需要反复融通多条线路。为此，互通立交桥梁包含众多类型的桥梁设计因素。即使是同一座桥梁，其线型组合都甚为复杂。所以，这就要求相关桥梁设计者要充分考虑地形因素、气候因素及技术因素等，从而全面规划桥梁结构功能，提升桥梁整体性能[1]。

2 桥梁工程互通立交桥梁设计必要性

一般来讲，道路桥梁工程中的互通立交桥梁对整体桥梁的结构承重力、造价以及安全性等都发挥着重要的影响。伴随桥梁工程建设事业不断发展，立交桥梁设计在考虑经济因素、效益因素之外，还要考虑其造型是否美观、结构是否轻巧以及设计与制造的过程是否便利等多种因素。如今，道路桥梁工程的互通立交桥梁设计越来越追求人性化标准。在设计时，充分考虑了立交桥梁建成后的使用安全性以及舒适感。为此，需要加强互通立交桥梁的合理设计，将每一个设计要点都落实到底，以此全面提高互通立交桥梁使用寿命[2]。

3 互通立交桥梁设计影响要素

3.1 慢行交通对互通立交的影响

于互通立交而言，不仅要保障机动车辆的通行效率、质量，还要考虑城市混合流特征，并充分衡量非机动车及行人通行现状。一般来说，慢行交通应该尽量选择“地面承载”，减缓其对互通建筑周围的影响。除此之外，还要精心设计地下专供非机动车与行人通行的道路，并设置人行桥梁。

3.2 对地上、地下管线的干扰

如果互通立交建设区域存在大量道路、管线，便会严重影响桥梁的布局与跨区域设计。如互通立交区域地下管网结构极其复杂，当存在大量排水管、污水管等管线时，互通立交设计及建造工作便会举步维艰。这时候，如果将这些管线移除，便会增加建造难度，甚至还会产生高额的费用。为此，在设计地上管线、地下管线时，要精心调整跨径组合方案，强化墩柱设计，以便能有效释放桥下空间，确保管线畅通，并顺势降低工程造价[3]。

3.3 与桥梁间的交叉问题

纵观道路桥梁工程，便可发现城市快速路及城市主干路通常都会采取高架桥梁建设方法。尤其是交通繁忙路段，更需要考虑桥梁交叉问题。基于此，就需要对整体交通进行细致规划，在地面上布设慢行交通线路或进行地面铺设，以此形成地面平交系统，保障行人与机动车辆的通行，提高机动车运行速度。与此同时，地面第二层交通普遍设计直行交通线，第三层交通普遍设计交叉路线。值得注意的是，在城市互通立交设计之时，要重点分析地面二、三层间的设计，有效衔接桥梁与互通立交，提升整体道路桥梁结构的牢固性、安全性。

4 互通立交桥梁设计要点分析

4.1 桥梁形式设计要点分析

1）需要针对桥面宽度进行细致分析。互通立交桥梁的桥面宽度设计通常要立足于互通立交桥梁的建设需求，精心调整行车道、人行道以及护栏的宽度、长度及各种数据，并围绕当地交通部门对道路建设的具体规划来设计建设方案，确定跨桥桥梁宽度，确保跨线桥形成宽度及其所连接的桥梁形成宽度达成一致。然而，如果存在特殊现象，则要对特殊现象与一般现象涉及的数据进行相应调整。

2）需要针对桥梁跨径进行精准剖析。对于互通立交桥来说，如果桥梁跨径大，桥梁造价也会相应提高。这时，桥梁跨径就要根据跨越公路数值及被交道数值加以决定。然而，设计桥梁跨径之际，通常都会根据桥梁跨径造价改进桥梁跨径幅度，力争能够有效降低施工成本。如在设计高速公路中央分隔带之际，普遍会以“中墩”为主，在两边分别打孔，以确保其能有效跨越高速公路。通过这样的设计，不仅能够减少桥梁路径，还能在保障桥梁功能的基础上，确保工程量有所减少，从而产生更为显著的经济成效[4]。然而，若只是纯粹地在道路中间设置桥墩，就会阻碍驾驶员的视线，甚至严重威胁交通的流畅度，致使桥梁建筑的外表美观性降低，并严重影响周围环境，不利于提高交通建设规划质量。在这种状况下，如果采用大跨径连续桥梁的设计方式，便能提升桥梁承重能力。

3）要针对纵坡设计要点进行细致研究。高速公路对行车净空有一定要求，在进行互通立交桥梁设计时，要全面考虑跨线桥高度及深度，分析各项要求，才能确保跨线桥高度达到具体标准。

4.2 桥梁结构设计要点分析

互通立交桥梁结构多种多样，当明确桥面宽度、桥面跨径时，要着重选择造型美观、经济适用性较高的桥梁结构。首先，是简支桥梁。这种桥梁的结构外形相对简单，施工难度低，所需要耗费的施工成本也较少，并且对于地基质量没有严格要求，经常被广泛地应用于道路桥梁建设中。然而，这种桥梁结构主要用于跨径较小的桥梁设计中，当桥梁跨径逐渐增大时，结构尺寸也会迅速增大，导致施工难度越来越大，甚至还会影响桥梁建筑的美观性。其次，是悬臂桥梁。这种桥梁结构以简支桥梁为基础进行变体，主要是对简支桥梁的梁体进行技术加工。由于简支桥梁过长，导致桥梁梁体受力过多，施工难度随之增大。然而，悬臂桥梁通常是在中间设计“主跨”，在两头分别设计正弯矩承受重量，从而降低桥梁高度，有效节省工程成本。但由于悬臂桥梁工序繁多，很少被应用于城市道路的互通立交桥梁设计中。最后一种便是连续桥梁。连续桥梁结构综合了悬臂桥梁、简支桥梁的优势，通过应用相邻跨的恒载作用，促使支点不断负弯矩，对领跨跨中弯矩造成负载影响，从而降低桥梁高度，有效节约建筑材料，并降低工程成本。

4.3 桥梁截面设计要点分析

1）互通立交桥梁的下部结构界面设计应由相关人员进行重点分析。桥梁下部结构界面的设计，普遍要展现其承受力功效以及美学特征。因其承载上部压力之余，还需要将压力转移到下部基础部位，可以在设计之时，着重考虑受力性能，提高受力性、可靠性，并注重它的轻巧与美观度，这也就导致其普遍以桥墩形式出现。桥墩普遍分为桩柱式石桥墩、空心式桥墩、重力式桥墩及其他造形桥墩等。一般来说，重力式桥墩应用频率最高，其截面多种多样，有多边形、长方形、矩形等，其通常依靠自身重力来均衡外部力量。除了重力式桥墩，空心式桥墩的应用也相对广泛。为了能有效节省材料，一般都会将桥墩做大，但由于是空心设计，导致其承重力相对较弱。

2）要着重分析互通立交桥桥梁上部结构截面。桥梁上部结构截面主要分为预制板桥截面、空心板截面及T梁截面等。其中，空心板桥面就是针对跨径稍小的桥梁结构进行加工与设计。围绕桥面宽度、梁体高度等分析翼缘板大小，明确圆孔大小[5]。这种合理的设计，可以满足跨径较小的桥梁受力要求，降低桥梁高度，节省成本。值得注意的是，如果桥梁结构跨径较大，便可以应用箱形截面。箱形截面抗扭刚度强，可以承受巨大的压力，并且工程造价也不高，设计起来无需耗费大量成本与时间。