城市高架桥设计探讨

摘要:根据城市高架桥的特点和功能，通过对城市高架桥实例的调研、分析，对桥型方案进行研究，特别针对高架桥的结构类型、适用特点的研究，以及对城市高架桥的发展趋势进行阐述。

关键词:高架桥、设计、探讨

中图分类号：U445 文献标识码：A

随着经济的快速发展，城市化进程逐年加快，常规的道路交通方式己经不能适应现状交通，发展城市高架桥成为有效解决城市交通问题的主要方式。城市高架桥具有可解决交通拥挤、车速下降、事故增多等问题，并可缓解城市平面交通不足，形成与地面主干道结合的空间模式可最大限度的节约土地资源，充分拓展城市道路空间，保证行驶连续性、无纵横干扰性等优点。目前，各大城市正在积极规划、实施城市快速路网，为对城市高架桥的规划和建设提供参考，我们在分析高架桥的基础上，总结城市高架桥结构方案的关键因素并预测其发展趋势。

一、城市高架桥的特点与功能

1、城市高架快速路是一种能快速疏散交通量的快速道路，它通过桥梁形式与地面道路分离，形成相对封闭的系统，具有连续行驶、无纵横干扰等特点。随着经济的快速发展，城市化进程逐年加快，机动车保有量大幅度增加，使得机动车与非机动车，车辆与行人的相互干扰日趋严重，常规的道路交通方式己经不能适应现状交通。为解决交通拥挤、车速下降、事故增多等问题，城市高架桥的建设可缓解城市平面交通的不足。

2、有利于区域的城市建设，随着汽车工业的蓬勃发展与道路建设的相对落后，城市的交通问题日益尖锐，很多城市正通过加密路网、拓宽道路等方法进行改善。但由于受城市用地紧张与拆迁困难等实际因素的限制，发展高架快速路己成为有效解决城市交通问题的主要方式。高架桥作为充分利用城市空间一个非常重要的办法，它充分拓展城市道路空间，节约了城市空间。

二、城市高架桥的结构形式

1、上部结构

早期建设的城市高架桥比较注重实用性、对景观要求不高且造价敏感性较高，其上部结构一般采用混凝土预制结构(如空心板、小箱梁、T梁等)。中、晚期建设的城市高架桥，充分考虑了景观的因素，其上部结构大多为混凝土现浇连续箱梁，在市郊结合部位、景观要求不高的路段，小箱梁结构形式也常有出现。

混凝土现浇连续箱梁根据截面形式可分为直腹板、斜腹板、鱼腹式等多种形式。分析杭州市典型高架桥可知，早期的城市高架桥混凝土现浇连续箱梁截面多

采用直腹板形式，中、晚期的则一般采用斜腹板形式下部配以曲线墩。直腹板与

斜腹板箱梁各有优缺点：直腹板箱梁景观效果一般，但施工方便，施工质量容易

控制，斜腹板箱梁景观效果好，底板面积小，因此可减轻梁体自重并节省造价，

还可减小梁体温度次应力，但变截面箱梁斜腹板施工时约束定位麻烦、施工质量

较难控制，设计时还必须着重考虑斜腹板钢的防崩因素。鱼腹式箱梁的抗扭、抗

弯性能较普通箱梁好，其边腹板的流线型设计使其抗风性能好，其风载系数低于

普通箱梁，且美观性好，但由于鱼腹式箱梁在梁高变化上较难处理，因此应用的

范围受到一定影响。通过调研还发现，大悬臂斜腹板连续箱梁在城市高架桥中应

用的趋势越来越广，特别是桥面宽度较宽时6—8车道桥面，主要原因为：大悬

臂斜腹板连续箱梁桥下可利用空间大，能较好地满足桥下城市道路或辅道布置的

功能要求，可减小拆迁量，且节约用地，混凝土、钢筋用量较小，经济指标占优，

可搭配的桥墩形式较多，桥梁造型美观，能较好地适应城区桥梁景观要求。

另外，近年来，由于机动车保有量大幅度增加，使得城市高架桥的建设对交通影响越来越严重，为避免施工期间的交通拥堵，城市高架桥在主要交叉口处设计采用钢箱梁和钢—混凝土组合梁等结构。钢结构的使用，能更大程度地节约工期、缓解交通压力。钢—混凝土组合梁一般采用无钢顶板的开口截面钢梁，通过剪力键与混凝土桥面板结合。钢—混凝土组合梁具有优良的性能，与钢结构相比，它可以节约钢材、提高承载力，有效地解决钢箱梁顶板沥青铺装破损的问题，与混凝土结构相比，它极大地减轻了结构自重、提高了桥梁的跨越能力，并且抗剪性能较好。因此，钢—混凝土组合梁被广泛应用于大、中跨径的桥梁建设中。同时，现浇拼接的脊骨梁以及预制小箱梁的应用，对于缓解施工期间整条道路的交通压力起到决定作用。脊骨梁采用小脊骨、大悬臂，结构轻盈、施工快捷。

2、下部结构

桥梁的上部结构和下部结构，组成了桥梁的整体建筑，构成了桥梁结构整体的造型。在考虑功能性和经济性的前提下，上部结构不可能做出更多的变化，此时，作为支撑和传递荷载的结构物—桥墩，却可做多方面的构思与变化，而形成不同的桥式风格，给人以鲜明的印象。

分析杭州市典型高架桥，结合工程实际和景观，城市高架桥下部结构一般采用弧形墩或大悬臂柱式墩，主要形式包括Y形墩、双柱式大悬臂墩、H形墩、独柱花瓶墩等。Y形墩造型美观，受力合理，双柱墩简洁敦实，给人以安全感;独柱花瓶墩过渡流畅，造型优美，适用于匝道。

下部结构桥墩的设计要注意与上部结构及周围环境相协调。桥墩的体量大小与上部结构的轻巧纤细有关，对桥的整体景观影响很大，因此要使桥墩看上去轻盈纤细而有韵味，并与纤细的主梁相协调。

另外考虑地面道路的通行和节约土地资源，应尽量压缩墩柱位置的中央分隔带宽度，中央分隔带宽度一般在7—10 m为宜，桥面较宽时宜采用大值，桥面较窄时宜采用小值，但若中央分隔带宽度太小，墩柱横桥向间距过窄，则需加大横梁(盖梁)的配筋率，同时必须对箱梁进行抗倾覆验算。

3、结构体系

在结构体系方面，城市高架桥不仅可采用先简支后连续体系、连续体系，还可采用连续刚构体系。连续刚构体系桥梁应用前景广泛，可提高结构的整体性和抗震能力、大幅减少支座、节约造价、简化维护程序、降低后期的养护成本。但该体系在墩梁连接处应力集中现象比较明显。

结构趋势方面，城市高架桥上部结构的发展趋势主要有改善结构的动力特性、加大抗震能力、提高整体刚度并增加抗倾覆措施等等。为减少对城市生活的影响，缩短施工周期的悬臂拼装结构、组装结构会大量应用。为实现低碳、环保，可回收材料(钢、钢—混凝土组合结构)的使用幅度会加大。另外，轻质材料(如轻质混凝土等)也会大力推广应用。下部结构的发展中，墩身预应力与高强度等级混凝土的使用，将大大改善城市高架桥主梁墩顶的应力集中问题及抗倾覆条件下的墩身受拉问题，可在不改变刚度的前提下大幅度地提高桥梁承载能力。另外，采取钢管混凝土的墩身方案，可使下部结构更为轻巧、实现更大桥梁跨度、加快施工周期、提高耐久性并优化造型。

三、以南通东快速路高架举例

南通东快速路高架作为快速路网的重要组成部分，其位于南通市崇川区东部，紧邻通州区西部边界，是城市东部联系通州区、崇川区及开发区三大区的快速通道，也是联系市区与高速公路的交通走廊。随着城市东扩，沿江、跨江发展进度的加快，上层城市高架快速路结合下层地面城市主干路的方案，可以疏解城市中心区交通压力、大大节省出行时间和出行成本，加强了城市片区之间以及城区与外部的联系。

东快速路高架桥全宽为25.5m，双向六车道。断面布置为：0.5m（防撞护栏）+12.0m（车行道）+0.5m（中央隔离栏）+12.0m（车行道）+0.5m（防撞护栏），如图1所示：

图1

上部结构采用3×30m大悬臂现浇连续箱梁为主，梁高1.8m，单箱四室、斜腹板；下部结构采用曲线与直线相结合的H型花瓶墩，墩身尺寸为1.8m×1.6m；墩身间距(地面道路中分带宽度)12m。大悬臂连续箱梁和H型花瓶墩完美结合，通透而柔美。

四、结合形式趋势

随着城市发展进程的加快，城市交通呈现多元化(公交、BRT、地铁、轻轨同时运行)，需要更多的道路空间，且城市的交通问题日益尖锐。许多城市通过加密路网、拓宽道路、变更车道宽度等方法进行改善，但受到用地与拆迁等因素的制约。因此，发展高架快速路和公交快速系统成为有效解决城市交通问题的主要方式，两者有机结合，能充分拓展城市道路空间，发挥其综合交通优势。另外，在同一走廊内，还可以将轻轨与高架桥城市道路有机结合，该形式在许多城市相继使用。这样，城市高架桥的功能将更加丰富，既能充分利用立体空间，又能将公共交通紧密结合在一起。

总之，通过对城市高架桥的调研，结合实例对高架桥桥型方案做了较为详细地研究、分析，对日后城市高架桥的设计及科研有一定的借鉴作用。

参考文献:

[1].陈建华.高速公路高架桥的设计.[J].中外公路.2010.

[2].陈建华.论述快速路立交桥改造.[J].论述工程与建筑.2010.

[3].唐亚琳.城市轨道交通高架桥的景观美学设计.[J].都市快轨交通.2011.