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【摘 要】:随着城市化的建设的日益发展,也给城市道路交通及运输业带来的快速的发展,城市立交、高架的道路运输系统进入了巅峰的发展时期。立交桥的匝道是道路网络系统实现交通转换的重要组成部分,本文探讨了匝道构造及其影响区的交通特征,为匝道定位设计提供科学的依据。
【关键词】:城市立交桥;匝道弯桥设计
中图分类号:U448.17文献标识码: A 文章编号:
引言
在城市立交桥梁中,匝道通常位于路线的平曲线上,结构受力较复杂。立交桥匝道通常采用的桥型有T型刚构桥、连续梁桥、连续刚构桥等,这些桥型都具有结构连续、行车舒适、伸缩缝少等特点,尤其适用于立交桥梁的匝道。当今大城市中的交通经常呈现出拥挤、堵塞、乘车难、行车难等问题,随着我国的经济与社会的飞速发展,城市化进程的加快,城市交通的需求量迅速的增长,然而交通的供给确出现了严重的滞后性。产生交通供给滞后的原因很多,但是最重要原因之一是交通需求增长对土地的需求和土地的有限性之间存在着难以调和的矛盾,通过修筑高架路、立交桥为了解决这一矛盾。
一、匝道的构成以及特点
1、匝道的构成
匝道主要由三个部分构成:桥梁的匝道与桥梁主线的连接处;桥梁匝道的车行道;桥梁的匝道与桥梁相交的道路相连接处。
2、匝道的特点
上述的三个构成部分中最主要的是桥梁的匝道与主线连接处。立交桥的桥梁匝道和与之相交的道路连接的地方的交通运输的特征和立交桥的形式有很大的联系,一般的立交桥都设计的有集散的疏散车道,即从桥梁主干道进入相交的道路需要车辆进行左转的交通,桥梁的设计者必须要将集散车道与桥梁的主干道相结合,然而這一部分的交通运输以及与之相关的道路要和桥梁的匝道弯道设计到进入桥梁的集散型的车道时候需要左转到交通交织的路段,立交桥匝道弯道的交织长度是由桥梁的苜宿叶的匝道半径而决定的,其次就是匝道交织的长度也影响这进入匝道的交通运输量。
二、匝道弯桥设计要点
1、超高的设置
由多年实践工作经验发现,很多匝道桥都采用了小半径的曲线桥梁结构,对于平曲线设计而言,对其半径作出限制,通常情况下约为60m,同时对超高值也作出了限制。通常情况下超高值的设置主要有以下几方面:(1)通过桥梁调整;(2)如果出现超高桥梁相同的情形,可以采用墩高或者是垫块的方式进行调整;(3)利用铺装层进行调整,还可以综合运用铺装层和墩帽的形式。
2、支座的设置
匝道桥由于自重的作用会产生扭矩,所以在设计的时候除了要考虑桥梁本身所能承受的最大抗扭刚度外,还应该考虑匝道桥结构的稳定性,比如说要综合考虑支承所能承受的最大自重以及活载偏载所产生的扭矩。在设计支座的时候要遵循以下原则,第一,梁端支座在布置时应该在综合考虑其承载力的机场上,进一步考虑横向支座的承载力,通常情况下支座的数目应该控制在两个以下以免出现支座脱空的现象;第二,对于墩高较大的独柱式中敦的支点设置而言,应该采用墩梁的固结构造,这样的结构设计可以充分利用桥墩的柔性特点来满足所需的变形要求,更重要的是它可以解决费用,最大的发挥经济效益;第三,两个支座之间的间距尽可能的做大,根据多年实践经验发现支撑方式的不同对曲线桥梁的上下部受力情况有着很大影响,因此在进行桥梁的结构设计时,应该结合实际情况选取对结构受力有帮助的支撑方式,避免出现支座脱落的现象。
3、设置支座预偏心,改善曲线桥梁的扭矩值
在匝道桥的结构设计时,应该选取好支座的横向位置,确保支座向与扭矩相反的方向之间的偏移距离相同,从而保证桥梁达到最佳的平衡状态。根据多年工作经验发现支座的偏移值可以通过实际的计算结果而得到,尤其是预应力弯桥设计时更要进行多个参数指标的考量,比如说出了要考虑由于自重而产生的偏移距离外,还要考虑温度对预设偏移的影响,以及在满足活载的情况下安全结构设计。通常情况下偏心值可以根据梁高、铺装、横坡等参数通过经验公式计算得出。与此同时预偏心设置还可以有效的防止墩顶开裂,减少由于侧向位移产生的不良影响。
4、半径小于240m时应该设置跨间横梁
曲线上匝道桥的横版设计要求比较严格,上匝道桥横隔板的设置应该要比直桥的设计要求高一些,如果内横隔板的位置或者所能承受的载荷计算不正确或者设置不当的话,很容易出现横截面变形现象。
5、构造要求
通常情况下曲线桥梁所需承受的预应力钢束径向力很大,特别是对于那些曲线桥梁半径比较小的情况,应该要考虑到其主梁腹板曲线内侧所能承受的压力,因为这种压力极易产生腹板崩裂以及钢束蹦出的现象,所以要根据匝道桥的受力以及结构特点计算出房崩钢筋的数量。
三、匝道桥计算方法
在实际的设计过程当中匝道桥通常设计为曲线桥梁形状,并且大多数为三维空间结构。因此在进行计算时应该采用空间分析法比较科学,由于空间分析所要考虑的参数以及条件比较多,为了在保证质量的前提下减少人力物力财力,理论上可以参考直线桥的分析方法。通常情况下,当曲线桥的设计采用了足够的抗扭强度的闭口截面设计时,对于那些扭转跨径所对应的中心角在12度以下的曲线桥梁可以近似的看成直线桥进行结构分析,需要注意的是所对应的直线桥的跨进应该约等于曲线桥梁的跨进。当中心角在12到30度之间时,应该综合采用两种分析方法进行分析。对于主梁而纵向弯矩和剪力可以按照直线桥的分析方法进行分析,而它的反力以及扭矩的计算要点可以按照空间分析方法进行分析。至于中心角在30度以上的结构,无论是截面还是内力都要按照空间分析法进行分析。
四、匝道桥运营后的日常检测
虽然设计计算中,空间分析软件的应用使得计算结果更加接近实际受力,结构配筋更为经济合理。但对于匝道桥上常出现的异型结构:如变宽梁、“裤衩梁”等。很难将梁体内应力根据实际行车情况完全模拟出来。所以,在设计施工后的日常维护检测也是保证桥梁结构安全的主要因素之一。而且,往往检测中发现的问题经常是设计计算时所忽略的。因此,日常检测对于桥梁特殊结构设计的完善,也起到了一定的推动作用。检测通常利用桥检车提供的平台,对匝道桥箱梁梁体底板、腹板和翼缘板等进行全面检查,并对墩柱外观和偏位,以及支座工作状况进行详细的检测。
(1)墩柱和梁体外观检测:近距离主要以目测为主,发现问题进行详细观察。发现裂缝的位置,红笔标识并拍照,并用刻度尺、裂缝宽度仪和深度仪对裂缝长度、宽度、深度进行观测及记录。
(2)支座工作状况检查:目测破损、异常变形等情况,有无明显的变位痕迹、垫石破损等情况。如发现支座有变形、位移等,分别用游标卡尺、垫尺等进行量测。
(3)墩柱的变位观测:以福州马尾互通匝道桥为例,该桥属于曲线桥,桥墩为墙式桥墩,同时桥墩高度均较大。为保证测量的精度,墩柱的偏位采取在每个墩柱横向和纵向的正前方架设全站仪,分别测量墩柱的横向和纵向偏位。
结束语
影响立交桥匝道弯桥设计的因素有很多,在满足车辆行驶安全的前提下和交通的功能性完全发挥的基础上,立交桥的匝道弯桥既要型式经济适用,也要外形简洁美观,这就要求我们的结构设计师在设计时要多费工夫。总之,我们应千方百计在确保桥梁工程质量的同时,做好桥梁匝道弯桥设计,保证其使用的安全性耐久性,实现效益的最大化,促进该行业的可持续发展。
参考文献:
[1]苏世毅.基于运行速度设计方法的互通立交出口匝道设计[J],北方交通出版社,2007.
[2]高宏.我国匝道通行能力评估现状及一些问题的思考[J].中南公路工程,2000,25(1):60~62.
[3]李铮.漯河互通式立交E、F匝道桥设计[J].中南公路工程,2001,26(4):50~51.
[4]薛行健,宋睿,晏克非.城市快速路匝道合流区与基本路段交通流特征对比[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2011,(05):970-973
【关键词】:城市立交桥;匝道弯桥设计
中图分类号:U448.17文献标识码: A 文章编号:
引言
在城市立交桥梁中,匝道通常位于路线的平曲线上,结构受力较复杂。立交桥匝道通常采用的桥型有T型刚构桥、连续梁桥、连续刚构桥等,这些桥型都具有结构连续、行车舒适、伸缩缝少等特点,尤其适用于立交桥梁的匝道。当今大城市中的交通经常呈现出拥挤、堵塞、乘车难、行车难等问题,随着我国的经济与社会的飞速发展,城市化进程的加快,城市交通的需求量迅速的增长,然而交通的供给确出现了严重的滞后性。产生交通供给滞后的原因很多,但是最重要原因之一是交通需求增长对土地的需求和土地的有限性之间存在着难以调和的矛盾,通过修筑高架路、立交桥为了解决这一矛盾。
一、匝道的构成以及特点
1、匝道的构成
匝道主要由三个部分构成:桥梁的匝道与桥梁主线的连接处;桥梁匝道的车行道;桥梁的匝道与桥梁相交的道路相连接处。
2、匝道的特点
上述的三个构成部分中最主要的是桥梁的匝道与主线连接处。立交桥的桥梁匝道和与之相交的道路连接的地方的交通运输的特征和立交桥的形式有很大的联系,一般的立交桥都设计的有集散的疏散车道,即从桥梁主干道进入相交的道路需要车辆进行左转的交通,桥梁的设计者必须要将集散车道与桥梁的主干道相结合,然而這一部分的交通运输以及与之相关的道路要和桥梁的匝道弯道设计到进入桥梁的集散型的车道时候需要左转到交通交织的路段,立交桥匝道弯道的交织长度是由桥梁的苜宿叶的匝道半径而决定的,其次就是匝道交织的长度也影响这进入匝道的交通运输量。
二、匝道弯桥设计要点
1、超高的设置
由多年实践工作经验发现,很多匝道桥都采用了小半径的曲线桥梁结构,对于平曲线设计而言,对其半径作出限制,通常情况下约为60m,同时对超高值也作出了限制。通常情况下超高值的设置主要有以下几方面:(1)通过桥梁调整;(2)如果出现超高桥梁相同的情形,可以采用墩高或者是垫块的方式进行调整;(3)利用铺装层进行调整,还可以综合运用铺装层和墩帽的形式。
2、支座的设置
匝道桥由于自重的作用会产生扭矩,所以在设计的时候除了要考虑桥梁本身所能承受的最大抗扭刚度外,还应该考虑匝道桥结构的稳定性,比如说要综合考虑支承所能承受的最大自重以及活载偏载所产生的扭矩。在设计支座的时候要遵循以下原则,第一,梁端支座在布置时应该在综合考虑其承载力的机场上,进一步考虑横向支座的承载力,通常情况下支座的数目应该控制在两个以下以免出现支座脱空的现象;第二,对于墩高较大的独柱式中敦的支点设置而言,应该采用墩梁的固结构造,这样的结构设计可以充分利用桥墩的柔性特点来满足所需的变形要求,更重要的是它可以解决费用,最大的发挥经济效益;第三,两个支座之间的间距尽可能的做大,根据多年实践经验发现支撑方式的不同对曲线桥梁的上下部受力情况有着很大影响,因此在进行桥梁的结构设计时,应该结合实际情况选取对结构受力有帮助的支撑方式,避免出现支座脱落的现象。
3、设置支座预偏心,改善曲线桥梁的扭矩值
在匝道桥的结构设计时,应该选取好支座的横向位置,确保支座向与扭矩相反的方向之间的偏移距离相同,从而保证桥梁达到最佳的平衡状态。根据多年工作经验发现支座的偏移值可以通过实际的计算结果而得到,尤其是预应力弯桥设计时更要进行多个参数指标的考量,比如说出了要考虑由于自重而产生的偏移距离外,还要考虑温度对预设偏移的影响,以及在满足活载的情况下安全结构设计。通常情况下偏心值可以根据梁高、铺装、横坡等参数通过经验公式计算得出。与此同时预偏心设置还可以有效的防止墩顶开裂,减少由于侧向位移产生的不良影响。
4、半径小于240m时应该设置跨间横梁
曲线上匝道桥的横版设计要求比较严格,上匝道桥横隔板的设置应该要比直桥的设计要求高一些,如果内横隔板的位置或者所能承受的载荷计算不正确或者设置不当的话,很容易出现横截面变形现象。
5、构造要求
通常情况下曲线桥梁所需承受的预应力钢束径向力很大,特别是对于那些曲线桥梁半径比较小的情况,应该要考虑到其主梁腹板曲线内侧所能承受的压力,因为这种压力极易产生腹板崩裂以及钢束蹦出的现象,所以要根据匝道桥的受力以及结构特点计算出房崩钢筋的数量。
三、匝道桥计算方法
在实际的设计过程当中匝道桥通常设计为曲线桥梁形状,并且大多数为三维空间结构。因此在进行计算时应该采用空间分析法比较科学,由于空间分析所要考虑的参数以及条件比较多,为了在保证质量的前提下减少人力物力财力,理论上可以参考直线桥的分析方法。通常情况下,当曲线桥的设计采用了足够的抗扭强度的闭口截面设计时,对于那些扭转跨径所对应的中心角在12度以下的曲线桥梁可以近似的看成直线桥进行结构分析,需要注意的是所对应的直线桥的跨进应该约等于曲线桥梁的跨进。当中心角在12到30度之间时,应该综合采用两种分析方法进行分析。对于主梁而纵向弯矩和剪力可以按照直线桥的分析方法进行分析,而它的反力以及扭矩的计算要点可以按照空间分析方法进行分析。至于中心角在30度以上的结构,无论是截面还是内力都要按照空间分析法进行分析。
四、匝道桥运营后的日常检测
虽然设计计算中,空间分析软件的应用使得计算结果更加接近实际受力,结构配筋更为经济合理。但对于匝道桥上常出现的异型结构:如变宽梁、“裤衩梁”等。很难将梁体内应力根据实际行车情况完全模拟出来。所以,在设计施工后的日常维护检测也是保证桥梁结构安全的主要因素之一。而且,往往检测中发现的问题经常是设计计算时所忽略的。因此,日常检测对于桥梁特殊结构设计的完善,也起到了一定的推动作用。检测通常利用桥检车提供的平台,对匝道桥箱梁梁体底板、腹板和翼缘板等进行全面检查,并对墩柱外观和偏位,以及支座工作状况进行详细的检测。
(1)墩柱和梁体外观检测:近距离主要以目测为主,发现问题进行详细观察。发现裂缝的位置,红笔标识并拍照,并用刻度尺、裂缝宽度仪和深度仪对裂缝长度、宽度、深度进行观测及记录。
(2)支座工作状况检查:目测破损、异常变形等情况,有无明显的变位痕迹、垫石破损等情况。如发现支座有变形、位移等,分别用游标卡尺、垫尺等进行量测。
(3)墩柱的变位观测:以福州马尾互通匝道桥为例,该桥属于曲线桥,桥墩为墙式桥墩,同时桥墩高度均较大。为保证测量的精度,墩柱的偏位采取在每个墩柱横向和纵向的正前方架设全站仪,分别测量墩柱的横向和纵向偏位。
结束语
影响立交桥匝道弯桥设计的因素有很多,在满足车辆行驶安全的前提下和交通的功能性完全发挥的基础上,立交桥的匝道弯桥既要型式经济适用,也要外形简洁美观,这就要求我们的结构设计师在设计时要多费工夫。总之,我们应千方百计在确保桥梁工程质量的同时,做好桥梁匝道弯桥设计,保证其使用的安全性耐久性,实现效益的最大化,促进该行业的可持续发展。
参考文献:
[1]苏世毅.基于运行速度设计方法的互通立交出口匝道设计[J],北方交通出版社,2007.
[2]高宏.我国匝道通行能力评估现状及一些问题的思考[J].中南公路工程,2000,25(1):60~62.
[3]李铮.漯河互通式立交E、F匝道桥设计[J].中南公路工程,2001,26(4):50~51.
[4]薛行健,宋睿,晏克非.城市快速路匝道合流区与基本路段交通流特征对比[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2011,(05):970-973