城市快速路改造工程与桥梁设计

周环宇

（中铁上海设计院集团有限公司，上海200000）

0 引言

目前，在我国城市化高速发展的影响下，城市交通问题越发严重，为了缓解这一问题，城市快速路开始被广泛使用。为了能够在不影响正常交通运行的情况下增添快速路，一般采用高架桥、隧道等形式。两者的作用虽然相同，但考虑到资金成本、施工成本等因素，高架桥要优于隧道，所以高架桥成为城市建设快速路的主要形式。

1 快速路改造的重要性

在建造城市快速路时，主要涉及这几项技术，即高架立交、导流岛、转盘等。在公路和公路之间形成立体交叉建设时，还可以分为分离式交叉、互通式交叉以及半互通式交叉三种方式。立交技术在建造快速路时非常重要，既提升了快速路的美观效果，又使空间利用率实现最大化。转盘技术一般用在环形交叉路口，导流岛技术是为了减轻平面交叉路口的交通流，使车辆能够在固定的位置运行。目前在建造快速路时使用的都是上跨式的立体交叉形式，也就是最常见的高架桥。

2 快速路突出的优点

快速路的建造主要是为了缓解城市的交通压力，让市民的生活能够有序进行，也能加速城市建设发展，从而扩大城市规模。快速路多以高架桥的形式存在，还能自主控制出入城市的车辆，这也为交通管制提供了便利[1]。快速路作为城市能否得到高速发展的重要因素，其核心功能主要有以下几点：

首先，通过添加交通干道缓解城市交通压力，降低人们出行的耗时，提高效率。

其次，对城市交通路线进行分解，通过不同的路线改造，增加城市内的空间利用率，将城市各级路网功能充分发挥出来。

再次，加强城市各区域之间的往来，快速路能够将城市内的各大区域建立有效联系网，让区域间的交通变得更加顺畅，既加强了区域合作，又提高了城市发展效率。

最后，加强了城市内外的交通往来，通过建造城市内部和外部之间的交通枢纽，加强城市间的交流合作，共促城市经济发展[2]。

3 总体布置

在设计和建造快速高架桥时，因为要建在主干道的上方，所以要先对建造快速路时所跨越的交通道路情况和需要跨越的交通干道进行全面的了解分析。而且在进行快速路设计时，还要提前将相关资料收集齐全，比如地下管线、将被跨越的交通规划资料以及交通干道的现状等等。

除此之外，还有在施工过程中可能遇到的情况，比如地下光缆和管道埋置过深等情况，要将以上信息和资料都准备充分，为建造施工打好基础[3]。通过查阅资料和实际了解，在建造过程中需要重点关注以下几点。

3.1 桥梁高度

很多高架桥在建造过程中因未考虑高度问题，使得高架桥建完后高度过低，给下面道路上的车和人带来了严重的压抑感，从而影响下面的车辆正常行驶。因此，为了避免这种情况，在建设时应当将高架桥的高度设置在7m 以上，以缓解下方压力。

3.2 桥墩搭建

在建设高架桥时，首先要先将桥墩的位置找好，即桥墩位置的合理性布局，以备后期在桥墩上方进行道路建设工作，如图1所示。布设桥墩位置时也要进行多方面考虑，在上面公路建设受力运行的情况下，要尽量考虑下方主干道车辆和行人的正常需求，还有主干道未来发展规划和路面承载力，通过综合考虑这些因素，将桥墩位置进行合理布设，为地面的交通车辆和人们创造良好的交通环境。

图1 城市快速路桥墩

3.3 收集资料

在建设高架桥时，会出现在原本已经建设好的高架桥上方再搭建一层，进一步缓解交通压力的情况[4]。因此，首先要做的是先对下方高架桥的建设资料收集齐全，作为再次改造的基础设计图。除了这些资料外，还要注意在搭建过程中要避开老桥的承台位置和桩基位置，避免与其发生冲突。

3.4 地铁因素

目前我国很多城市都建有地铁或准备建造地铁，地铁大多位于城市地面的下方，而且占据着非常大的空间，这对高架桥的建设具有一定影响，很容易和高架桥的基础位置相重合，所以在考虑桥梁布跨时，应事先调查好地铁和桥梁的位置是否发生冲突，即桥梁布局与地铁位置分布示意图，如图2所示。不仅要考虑已经存在的地铁，还要考虑已经规划好的[5]。同时在设计时，应将高架桥的建设和地铁的建设影响进行综合考量，以便两项工程都能够顺利完成。

图2 桥梁布局与地铁位置分布

3.5 管线影响

在建造高架桥时，还要考虑地下管线的分布。设计前要先将施工区域的地下管线相关资料收集全面，并派专业工作人员到现场勘察。在实际工作中，管线一般埋在距地表很深的区域，是提前建好且并不是同一家单位搭建而成的[6]。所以通过实际考虑，想要在建设桥梁基础时完全避开管线区域是基本不可能的，为尽量避免这一情况，在进行钻孔工作时，把同一基础桩基都挖得深一些，否则很容易导致某一个承台布下几根桩后，就没有其他空间布置其他桩了，还要重新返工。

4 结构设计

在考虑高架桥结构设计时，要结合以下几项特点进行综合考虑。

高架桥一般是双向六车道，部分主要路段还有设计成双向十车道的情况。详解结构如图3所示，即箱梁横断面细节图。跨宽比一般接近1∶1，桥梁的跨径为30m 左右，这些都是常规数据。在设计桥梁时，要综合考虑桥宽的受力特点，以跨径30m，桥宽25.5m为例，先对在活载作用下的箱梁的偏载效应进行计算，通过计算得出来的偏载系数大约为1.25。标准参考资料上的现实数值为1.15，所计算的数值要比标准数值高出10%左右。

图3 高架桥箱梁

5 景观和细节处理

城市的高架桥首要任务是缓解城市交通压力，除此之外，还肩负着美化城市的重任，一座美观的高架桥能够有效改善城市面貌，具有极大的美学价值。高架桥不仅要具备良好的使用价值，同时还要具备欣赏价值，给人以视觉享受。在建造桥梁时，要在美观前提下，做好其他细节处理，比如箱梁横断面型式、桥墩的视觉效果、路灯和防撞墙的布置形式以及整体桥面的建造形状等等。在处理高架桥建设细节时，要特别注意以下这几点。

第一，在细节处理时，要着重检查防撞墙的缝隙位置，观察其是否存在漏水隐患，比如可以将桥梁的伸缩缝进行延伸，能够在冬天下雪时，避免因防撞墙漏水形成冰流下坠后砸坏下方车辆及行人。

第二，要将防震挡块和桥墩进行有效结合，如果将防震挡块放置在桥底部，会影响美观，所以在设计防震挡块位置时，应将其和桥墩进行融合，尽量让桥墩挡住防震挡块，增添隐蔽性。

第三，在布置桥下方路灯时，可以将路灯设置在高架桥的底端，这样能够增添下方路面的美观度，不仅能够节约建设灯杆所投入的资金，还具有很好的隐蔽功能。

第四，为有效防止桥墩外侧和桥梁侧面布满排水管，可以将排水管埋设在桥体内，但在铺设排水管时要注意箱梁内横向排水管的倾斜率不能低于5%，此外还要用软管连接埋置桥墩内的排水管和埋置梁体的排水管。

第五，恶劣天气或环境会对混凝土和钢筋造成非常不利的影响，会腐蚀混凝土和钢筋，从而对使用高架桥的车辆造成安全隐患，为提高高架桥的安全性，应采用提高混凝土保护层厚度和质量、在混凝土表面涂抹保护层、使用耐腐蚀的钢筋等一系列措施降低混凝土和钢筋被腐蚀的危险。此外，还要考虑桥梁的防水性，为提高桥梁的防水能力，需要在桥板和路面层之间设置一个可靠的防水层，进而防止因水渗透进桥梁，从而破坏桥梁内部结构，降低桥梁稳定性。

6 快速路改造升级

6.1 互通方案设计

想要构建一个合理的互通形式快速路，需要从以下几个方面进行分析，第一，全线立交的整体布局要满足路网结构的功能需求，根据被交道路的功能，可以为三个等级：一级互通具有多方面功能，而且还可能实现快速路相交设置的互通；二级互通是与单一功能的道路相交设置的互通；三级互通是指一般主干道所设置的互通。第二，根据所要选择立交的形式去选择立交等级，之后再通过分析适用形式，根据互通程度在完全、部分和简单三种互通方式下进行分析。第三，根据分析所要交到道路的适应能力以及立交形式，考虑其被交道路的容量及其适应能力，同时还要考虑匝道同行能力和交叉道路的匹配性问题。在构建立交道路时，还需要仔细考虑立交引导交通流向的同时与旁边道路的承受能力。第四，立交匝道不能够设置过高的标准，需要充分考虑与其相近道路的运行情况，需做到与其运行水平的协调性，立交匝道的服务水平与立交道路的服务水平要有一个相对平顺的过渡阶段。

6.2 出入口设计

出入口是城市快速路的主要建造部分，能够直接影响城市快速在运行过程中的使用效果。出入口设置得较多，会吸引大量短途行进的交通流，这样会使城市交通运行压力加重，严重时还会使交通量分配失衡。出入口设置得较少，会因为出入口的距离过大，从而降低城市交通运输效率。所以合理的设置高速路出入口是建设企业需要重点考虑的内容，也是保证城市快速路正常运行的关键。

出入口设置除了要满足相关建设规范要求之外，还需要尽量满足以下几点设计经验要求：第一，出入口尽量布设在凹型竖曲线的底部，这样可以增加视距。第二，相邻的出入口之间要满足最小间距要求，同时还需要满足上下匝道的要求，从而保证主线直行交通顺畅。

7 结语

随着我国交通事业的不断发展和进步，高架桥的利用率也会越来越高，国内的桥梁工程师可以通过学习和交流，不断对高架桥的设计进行创新，紧跟时代的发展，并通过与国内外优秀专家进行探讨，学习更多相关知识，以确保应对城市多样性发展背景下需求复杂的桥梁设计工作，为国内城市化发展贡献出更多力量。