[科普中国]-分离式立交桥

分离式立交桥的总体设计1概述

随着交通事业的高速发展,为了提高交通能力,越来越高的公路与公路立交、公路与铁路立交桥得以修建,这些分离式立交桥除了方便了干线交通处,同时也成为地区的标志性建筑物,因此该类桥梁的设计除在满足桥梁结构的功能外尚应考虑经济性及社会效益性,本文仅就该类桥梁的设计准则,桥型结构的选择等问题进一步的论述。

2分离式立交桥的设置原则(1)在选择上跨桥桥位时,应尽可能与被交叉路线正交。上跨桥位置的选择,在保证现有公路的功能和线形标准的前提下与被交叉路线正交可减少上跨桥的长度、跨度,降低工程造价,这是跨线桥设置的基本原则。

(2)上跨桥的纵向线形,应尽可能保持水平式小坡度(不宜大于3% )。特别应避免与被交叉路横向超高路段相反的纵向线形,否则在路上行车时会产生心理上的混乱感。

(3)当被交叉路处于曲线路段,尤其是小半径曲线,应尽量不设上跨构造物,否则桥下行车的安全性受到影响。

(4)上跨构造物应尽可能提供较高和较宽的桥下净空,以一跨跨越被交叉公路,以给人以舒畅,开阔的感觉。

(5)跨越干线公路的上跨桥应采用轻盈的受力体系,简洁明快的桥型结构为宜,在较短的路段内不宜采用过多的桥梁结构形式。

3 分离式立交的设计原则同所有的桥梁结构的设计一样,分离式立交桥的设计必须严格遵循下述的基本设计原则。

(1)分离式立交桥的功能原则

结构是为了一个目的建造的,所以结构必须在设计上用的方法满足这一目的。 对分离式立交桥来讲,除体现其立体跨越,满足路线的立体交叉这一基本功能外,我们尚应对桥梁采用的结构基本承重体系如拱、梁或是悬索结构;结构的基本材料如钢结构、钢筋混凝土结构进行概念性的比较,选择合理的材料和结构体系。同时,要体现出造形优美、环境协调、结构合理,给使用者一种安全感。

(2)分离式立交桥的经济原则分离式立交桥设计中另一个需要重点考虑的是经济因素,尤其是在财力、物力、人力等客观条件下重点考虑建造最经济的构造物无疑是正确的。 桥梁设计的经济因素可以从几个方面加以重点考虑。

1)因地制宜,采用耗费资源(包括材料、人力、设备、水、电等)较少的结构形式和施工工艺;

2)在施工中利用现有技术设备,加快现有施工设备的使用周期,降低其闲置消耗,加快施工进度。

3)在结构形式的选择除了考虑其建设期的费用外尚应考虑竣工期后期养护、维修的费用,对影响环境造成的需增加保护费用等因素。

(3)结构的安全性原则

桥梁结构的安全性体除保证桥上行车的正常运营外,还在于结构本身的安全度,即结构的承载能力,结构对突然荷载(如超载、地震荷载等)作用下的抵抗能力以及对桥下行车的突发性的冲撞荷载的抗御能力,因此上跨桥设计时除考虑上述不利因素外,适当地增加结构的安全储备。

(4)桥梁结构的社会效益原则

桥梁结构的建造必须为人们所接受,尤其是分离式立交桥,因为它作为公路上永久性建筑物是人们最经常遇到和看到的路上标志物,因此它若想被人们所接受,就必须具备以下几点要求:

1)结构物是安全的,至少在视觉上人们认为它是安全可靠的;

2)结构看上去简洁、明快、简补,不应有太多的华美和不必要的装饰,必免给人们以浪费和华而不实的印象;

3)结构物的造型、比例要和自然景观、人文景观、社会环境相适应。避免出现其独立于周围环境之外或与周围不协调,甚至对环境造成破坏的效果。

上述的各项设计原则不是一成不变的,而是相依托、联系或制约的,因此设计上必须根据具体的实际情况和具体的条件,比较分析和运用这些原则, 就重去轻,只有这样才能设计出好的作品。

4分离式立交桥主要桥型结构的选择(1)简支梁: 简支结构具有设计施工简单的特点,且对不同的斜交角度、宽度的适应性也较好。但是简支桥梁从景观上看,梁较高,给人以一种压迫感。

(2)连续梁桥: 连续梁桥是分离式立交桥中常用的结构形式,结构具有施工工艺简便,受力明确合理,线形简洁明快,梁高较小,跨度适应性较大,桥上行车舒适等优点,另外,其可适应结构平纵面线形的变化,尤其对小半径平曲线桥采用现浇箱形连续结构更为合适。

(3)连续刚构: 连续刚构桥用在分离式立交桥设计中是较合适的,这类桥梁结构具有受力简洁,造形优美的特点。

1)组合体系桥梁一无推力拱桥

2)组合体系桥梁—索梁组合体系

3)组合体系桥梁—刚构与拱桥组合体系

虽然分离式立交桥可以采用的结构形式还有很多,而且采用不同的结构形式时,在结构功能、经济和景观上也有不同的得失,因此,分离式立交桥设计在确定桥梁结构的具体形式时应根据地形、地物、环结构具有很高的强健性能和安全性。

(4)拱式结构: 拱桥主要用于路堑段跨越干线公路,较多采用的是钢筋混凝土空腹拱或用刚管混凝土作拱肋的空腹拱。拱式结构受力合理,节省材料,造型美观,形式变化多样,跨度变化幅度大,适应性强,是很有发展的一种结构体系形式。

(5)斜腿刚构: 斜腿刚构是种介于刚构桥和拱桥间的桥型结构,该类桥型受力合理,跨越能力大,造型优美,施工简便是发展较快的一种桥型结构。

(6)悬索式结构: 该类结构包括悬索桥和斜拉桥,以前主要用于大跨桥梁,由于该类桥梁建筑高度小,造型美观,在中小跨径的立交桥中也得以采用,更适用于城市立交桥的建筑。

(7)组合式结构: 除以上几种结构型式外,随着高等级公路的不断建设,一些新型组合体系桥梁越来越被设计者所接受。境等外部因素和施工工艺、设备等内部因素进行综合的比较分析,以确定最终满足设计标准的结构形式。1