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摘要: 伴随我国城市化建设和道路交通运输的不断发展，由城市快速路和主干道组成的城市高架道路系统也得到了快速发展，城市干道立交建设日渐进入鼎盛时期。本文主要从立交桥的分类、设计方案和要素几个方面来对立交桥设计进行探讨。
关键词:立交桥、方案设计、动态设计、曲线桥
中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: Along with the urbanization construction and road transportation development, urban expressway and by the main composition of urban elevated road system also get the rapid development, and then the construction of urban trunk road overpass gradually came into the heyday. This paper mainly discussed from both the design scheme of classification and the a few elements of overpass design.
Key Words: overpass, project design, dynamic design, curve bridge
1 立交的分类
立交的形式有多种多样，与之对应的规范，投资上落幅度很大，如何从交通需要的角度，在众多立交方案中选择具有适当规模的立交形式，这是每个设计者和决策人员必须研究、权衡再三的关键问题。分析立交的交通作用，具体表现在路网系统上的功能作用。满足相交道路的互通要求及维持交通运行水平三个方面。因此，立交可以用三种方式予以分类：
(1)按路网系统功能分为：枢纽型、服务型、疏导型；
(2)按交叉互通程度分为：完全互通式、部分互通式、简单互通式和分离式；
(3)按交通组织特性分为：无交织型（全自由流）、有交织型（部分紊流）、有平交型（局部冲突点）。
2 城市立交桥设计特点
城市立交桥由于受地形、地物以及需跨越的已有城市道路的影响，其设计和施工往往受到诸多因素的限制，这就决定了城市立交桥设计具有以下特点：
(1)为了跨越已建城市主干道而不影响正常的城市交通，抗扭刚度大、强度高、整体性好及架设工期短等特点的钢箱梁结构逐渐得到更多的应用；
(2)由于受地形、地物等限制，立交匝道桥为了实现转向功能多采用较小半径的弯、坡、斜桥，且设置较大的超高值；
(3) 为了与城市环境协调，使立交桥的造型优美、线性流畅，达到令人赏心悦目的景观效果，独柱式桥墩和较大悬臂等高度斜腹板箱梁得到广泛采用；
(4) 城市立交桥的施工往往受到市政工程超短工期的限制， 为了方便施工和缩短施工周期，在城市立交桥设计中，多采用等跨径的桥跨布置，且结构设计种类尽可能单一和标准化。
3 关于城市立交桥的方案设计
立交桥型式较多，建设条件各不一样，其设计型式也较多。不同的交叉口有不同的型式，新建道路交叉口与改建道路交叉口也有不同的型式，同一交叉口由不同的设计人员设计也有不同的型式，没有一个固定的模式，也不是简单的大而全。一个成功的方案设计应做到以下几点：
(1)详细收集、了解交叉口所处位置的道路总体规划、道路等级、各向流量、地形地质、相邻交叉口、地下管线情况等因素；
(2)在第一点的基础上进行综合分析、合理布置、统筹兼顾，保证主要交通流方向方便、顺畅，满足交通功能的需求；
(3)平、纵线形流畅，满足规范要求；
(4)桥下空间通透感好，桥梁跨径适度，桥墩布置合理；
(5)桥梁技术先进合理，施工期间对交通影响较小；
(6)占地相对较小、投资较省。
当两个交叉口距离较近时，宜将其综合考虑，不然车辆一出立交桥就将遇到平交道口，将大大降低立交桥的通行能力并埋下交通事故隐患。考虑的办法有两个，其一，如果两个交叉口的道路等级相同或相近，则考虑兴建一座组合立交桥，深圳市雅园立交桥就是这方面的一个很好的范例；其二，如果另一个交叉口等级较低，则只准其右进右出，让其直行和左转车辆到其它地方掉头。对于人流量和非机动车较集中的交又口，设计不仅要满足机动车的使用功能要求，而且还应考虑行人和非机动车的方便、安全，做到人车分离，将机动车与行人、非机动车完全隔离开，各行其道，确保交通安全、顺畅，最大限度地发挥立交桥的作用。
4 桥跨布置和动态设计
城市立交桥施工往往受市政工程超短工期的限制，设计的施工流程往往在施工期会受到较大的调整。特别是对于多跨预应力连续梁结构，无论是节段施工跨数还是施工方向(单端张拉预应力的方向)都有可能在施工期间因现场情况变化而发生大的改变。因此，对城市立交桥的跨径布置要尽可能采用等跨对称布置，尽量能达到即使施工期要求施工方向发生变化，设计计算和预应力束布置亦不需要作大的变动。对于工期要求特别紧和施工场地有限的工程，常用的逐跨张拉预应力的施工方法是不适用的，一般都要求2跨或多跨张拉甚至1联1次张拉预应力。这些情况，在进行城市立交桥施工图设计时都要提前考虑，以使桥跨布置和结构设计能适应施工阶段可能发生的变化，从而避免设计人员反复修改设计次数，达到动态设计的目的。
5 曲线梁桥设计要点
目前, 在立交桥梁设计中应用最广泛的是钢筋混凝土或预应力混凝土现浇箱梁。但是曲线桥梁线型变化多端，结构受力比较复杂，特别是小半径曲线梁桥，除承受弯矩、剪力外，还有较大扭矩和翘曲双力矩的作用，又曲线梁桥布置形式主要分为弯梁桥和斜梁桥，所以设计者应根据不同布置形式的受力特点和影响因素进行合理的结构设计计算。
曲线桥桥型的受力特点与传统的直线梁桥受力有很大不同，如何合理确定结构的支撑体系、支座位置设置及偏心调整、活载内力、偏载对结构受力的影响都是工程设计师们重点考虑的问题，其计算方法主要是基于变分原理的解析法、梁格系分析法和基于数值分析的有限元法。在实际设计中，梁格法以易于程序化, 且易于理解和操作相对简便被较多地使用，其基本思路是将桥梁上部结构离散为一个刚度近似等效的梁格体系，分析这种等效的梁格后再将其结果还原到原结构中得到所需的計算结果。但是, 梁格法不能考虑剪力滞、扭转、畸变产生的截面翘曲，而有限元法则可广泛应用于各种复杂结构的分析中，能很好地分析箱梁的空间受力性能和剪力滞、扭转、畸变等现象。在实际设计中，一般结合以上两种计算方法的结果综合分析，以期尽可能了解与实际运营荷载相一致的受力情况。
6 结语
城市立交桥的设计是一个较为复杂的系统工程，牵涉到方方面面，设计中还要进行完备的地下管线、绿化景观、环境保护等设计。设计者不仅需要认真学习和熟练掌握所涉及的规范、规定，而且还需对道路规划、交通流量、项目环境等因素进行综合分析。在此前提下，进行多方案比选以确定最优方案。新技术、新工艺的采用也是必须加以重视的一个方面。总之，一座成功的立交桥设计，就是一个满足功能要求、符合实际情况、满足发展要求的多层次、多专业合作的综合成果。
参考文献
[1] 贺栓海。道路立交规划与设计[M]。北京：人民交通出版社，2001。
[2] 乔翔，蔺惠茹。公路立交规划与设计实务[M]。北京：人民交通出版社，1994。
[3] 张雨化。道路勘测设计[M]。北京：人民交通出版社，1997。
[4] 陈艾荣，盛勇，钱锋。桥梁造型[ M]。北京：人民交通出版社， 2005。
收件人：陈小平(02885460705)彭凯(02885463885)
注: 两个作者的杂志分开邮寄哈,均邮寄到个人, 均到付
收件人地址：四川省成都市一环路南一段24号四川大学工程设计研究院公路所
关键词:立交桥、方案设计、动态设计、曲线桥
中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: Along with the urbanization construction and road transportation development, urban expressway and by the main composition of urban elevated road system also get the rapid development, and then the construction of urban trunk road overpass gradually came into the heyday. This paper mainly discussed from both the design scheme of classification and the a few elements of overpass design.
Key Words: overpass, project design, dynamic design, curve bridge
1 立交的分类
立交的形式有多种多样，与之对应的规范，投资上落幅度很大，如何从交通需要的角度，在众多立交方案中选择具有适当规模的立交形式，这是每个设计者和决策人员必须研究、权衡再三的关键问题。分析立交的交通作用，具体表现在路网系统上的功能作用。满足相交道路的互通要求及维持交通运行水平三个方面。因此，立交可以用三种方式予以分类：
(1)按路网系统功能分为：枢纽型、服务型、疏导型；
(2)按交叉互通程度分为：完全互通式、部分互通式、简单互通式和分离式；
(3)按交通组织特性分为：无交织型（全自由流）、有交织型（部分紊流）、有平交型（局部冲突点）。
2 城市立交桥设计特点
城市立交桥由于受地形、地物以及需跨越的已有城市道路的影响，其设计和施工往往受到诸多因素的限制，这就决定了城市立交桥设计具有以下特点：
(1)为了跨越已建城市主干道而不影响正常的城市交通，抗扭刚度大、强度高、整体性好及架设工期短等特点的钢箱梁结构逐渐得到更多的应用；
(2)由于受地形、地物等限制，立交匝道桥为了实现转向功能多采用较小半径的弯、坡、斜桥，且设置较大的超高值；
(3) 为了与城市环境协调，使立交桥的造型优美、线性流畅，达到令人赏心悦目的景观效果，独柱式桥墩和较大悬臂等高度斜腹板箱梁得到广泛采用；
(4) 城市立交桥的施工往往受到市政工程超短工期的限制， 为了方便施工和缩短施工周期，在城市立交桥设计中，多采用等跨径的桥跨布置，且结构设计种类尽可能单一和标准化。
3 关于城市立交桥的方案设计
立交桥型式较多，建设条件各不一样，其设计型式也较多。不同的交叉口有不同的型式，新建道路交叉口与改建道路交叉口也有不同的型式，同一交叉口由不同的设计人员设计也有不同的型式，没有一个固定的模式，也不是简单的大而全。一个成功的方案设计应做到以下几点：
(1)详细收集、了解交叉口所处位置的道路总体规划、道路等级、各向流量、地形地质、相邻交叉口、地下管线情况等因素；
(2)在第一点的基础上进行综合分析、合理布置、统筹兼顾，保证主要交通流方向方便、顺畅，满足交通功能的需求；
(3)平、纵线形流畅，满足规范要求；
(4)桥下空间通透感好，桥梁跨径适度，桥墩布置合理；
(5)桥梁技术先进合理，施工期间对交通影响较小；
(6)占地相对较小、投资较省。
当两个交叉口距离较近时，宜将其综合考虑，不然车辆一出立交桥就将遇到平交道口，将大大降低立交桥的通行能力并埋下交通事故隐患。考虑的办法有两个，其一，如果两个交叉口的道路等级相同或相近，则考虑兴建一座组合立交桥，深圳市雅园立交桥就是这方面的一个很好的范例；其二，如果另一个交叉口等级较低，则只准其右进右出，让其直行和左转车辆到其它地方掉头。对于人流量和非机动车较集中的交又口，设计不仅要满足机动车的使用功能要求，而且还应考虑行人和非机动车的方便、安全，做到人车分离，将机动车与行人、非机动车完全隔离开，各行其道，确保交通安全、顺畅，最大限度地发挥立交桥的作用。
4 桥跨布置和动态设计
城市立交桥施工往往受市政工程超短工期的限制，设计的施工流程往往在施工期会受到较大的调整。特别是对于多跨预应力连续梁结构，无论是节段施工跨数还是施工方向(单端张拉预应力的方向)都有可能在施工期间因现场情况变化而发生大的改变。因此，对城市立交桥的跨径布置要尽可能采用等跨对称布置，尽量能达到即使施工期要求施工方向发生变化，设计计算和预应力束布置亦不需要作大的变动。对于工期要求特别紧和施工场地有限的工程，常用的逐跨张拉预应力的施工方法是不适用的，一般都要求2跨或多跨张拉甚至1联1次张拉预应力。这些情况，在进行城市立交桥施工图设计时都要提前考虑，以使桥跨布置和结构设计能适应施工阶段可能发生的变化，从而避免设计人员反复修改设计次数，达到动态设计的目的。
5 曲线梁桥设计要点
目前, 在立交桥梁设计中应用最广泛的是钢筋混凝土或预应力混凝土现浇箱梁。但是曲线桥梁线型变化多端，结构受力比较复杂，特别是小半径曲线梁桥，除承受弯矩、剪力外，还有较大扭矩和翘曲双力矩的作用，又曲线梁桥布置形式主要分为弯梁桥和斜梁桥，所以设计者应根据不同布置形式的受力特点和影响因素进行合理的结构设计计算。
曲线桥桥型的受力特点与传统的直线梁桥受力有很大不同，如何合理确定结构的支撑体系、支座位置设置及偏心调整、活载内力、偏载对结构受力的影响都是工程设计师们重点考虑的问题，其计算方法主要是基于变分原理的解析法、梁格系分析法和基于数值分析的有限元法。在实际设计中，梁格法以易于程序化, 且易于理解和操作相对简便被较多地使用，其基本思路是将桥梁上部结构离散为一个刚度近似等效的梁格体系，分析这种等效的梁格后再将其结果还原到原结构中得到所需的計算结果。但是, 梁格法不能考虑剪力滞、扭转、畸变产生的截面翘曲，而有限元法则可广泛应用于各种复杂结构的分析中，能很好地分析箱梁的空间受力性能和剪力滞、扭转、畸变等现象。在实际设计中，一般结合以上两种计算方法的结果综合分析，以期尽可能了解与实际运营荷载相一致的受力情况。
6 结语
城市立交桥的设计是一个较为复杂的系统工程，牵涉到方方面面，设计中还要进行完备的地下管线、绿化景观、环境保护等设计。设计者不仅需要认真学习和熟练掌握所涉及的规范、规定，而且还需对道路规划、交通流量、项目环境等因素进行综合分析。在此前提下，进行多方案比选以确定最优方案。新技术、新工艺的采用也是必须加以重视的一个方面。总之，一座成功的立交桥设计，就是一个满足功能要求、符合实际情况、满足发展要求的多层次、多专业合作的综合成果。
参考文献
[1] 贺栓海。道路立交规划与设计[M]。北京：人民交通出版社，2001。
[2] 乔翔，蔺惠茹。公路立交规划与设计实务[M]。北京：人民交通出版社，1994。
[3] 张雨化。道路勘测设计[M]。北京：人民交通出版社，1997。
[4] 陈艾荣，盛勇，钱锋。桥梁造型[ M]。北京：人民交通出版社， 2005。
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