互通立交中的桥梁设计：几种结构形式和设计方法

互通立交根据交通量和分流方向的需求，占地 规模相差很大，设计人员应该根据道路的等级、地形地势和交通量的大小合理的布设线形，满足当地政府的长期规划，并且注重人文环境和自然环境的保护，避免造成互通立交周围的环境破坏和环境污 染。对于互通范围内的地形地物已经遭受破坏的情况，尽量将其恢复到原貌。如图1所示的某互通立交 桥，地形设计比较合理，将周围的环境融为一体， 错落有致，形成了一幅美丽的画卷。

1. 桥面宽度的确定

根据交通量的大小和道路的等级确定护栏或人行道的宽度、跨线桥的行车宽度，再根据当地政府的长期规划，计算确定跨线桥的桥梁宽度。 一般情况下,跨线桥的行车宽度和它所连接的道路行车宽度相同 。

W=Wx+Sz+Sy+Whz+Why+Bz+By （1）

式中：W——桥梁的设计宽度；

Wx——桥上的行车道 宽度；

Sz、Sy——行车道左、右路缘带宽度；

Whz、Why —— 桥上左、右侧护栏宽度；

Bz、By—— 桥梁的外侧附 带宽度。它包括悬索的锚固宽度，人行道或检修道 的宽度等其它需要的桥梁宽度部分。

2. 纵坡设计

由于要考虑跨线桥的建筑高度和行车的净空应该大于5m ，因此，跨线桥的控制点高度要满足最低要求。

H=Hg+hj+hs+E+a （2）

式中：H—跨线桥与高速公路交点处的最小设计 标高；

Hg—高速公路与跨线桥交点处的路面设计标 高；

hj— 高速公路的行车净空；hs—跨线桥上部结 构的建筑高度；

E—被交道纵截面在该处的外矩，如果该点不在变坡点的切线范围内时，该值取零；

a —由高速公路、跨线桥的纵坡和横坡影响而需要的调整值。

3. 桥梁跨径的选择

桥梁的跨径主要是根据匝道桥或跨线桥需要跨越的道路宽度、跨线桥与被交道的夹角来确定桥墩 的位置和跨线桥的跨径。要节约工程造价，应该尽可能的减小桥梁的跨径。 可以在高速公路的中央分隔带处，设立中蹲，一边一孔跨越高速公路，大大减小桥梁主跨的跨径，使得桥梁结构比较经济合理。 但是中间设桥墩，影响美观而且影响行车路线。因此，随着对桥梁美学的重视，力求桥梁与环境的协调，确保视野开阔，提高的行车舒适度 ，多采用大跨径连续梁桥 。

在确定了跨线桥的主跨以后,根据两侧连接线的填土高度和周围环境的协调情况,确定两侧引桥的桥梁长度和桥梁跨径。 桥梁的分联长度,一般情况下桥梁的联长在60～200m。分联越少,一联的长度就 越大,受温度变化、混凝土收缩徐变产生的纵向累积 位移、需要的伸缩缝也就越大,结构也就越复杂。 分联过多,桥面的伸缩缝也就越多,行车的舒适性就越 差,不利于高速行驶。桥梁的纵向伸缩长度的增大, 加大了桥墩的温度纵向变量, 亦加大了对桥墩支座和桥墩的影响。 合理的联长可以合理地布置桥梁的 跨径组合,使桥梁的上下部结构设计合理。

对于有主跨的桥,桥梁的边跨一般为主跨的 0.5～0.8倍,这样的桥孔布置使桥梁的结构受力合 理,减小桥梁的建筑高度,节省建设费用 。同时主次 分明,受力合理。 对于没有主跨的桥梁,一般采用同等跨径的桥梁布设 ,这样的结构外观整齐大方,并且有利于施工控制。所以, 在大部分的互通立交中,除了跨越主要道路的主桥以外一般采用等跨的桥梁布置形式。

4. 桥梁结构形式的选择

在确定桥梁的基本跨径和桥面宽度后，根据桥 梁所处的位置、周围的环境、结合施工方案、经济合理的原则进行桥梁结构形式的选择。 常见的结构形式有如下几种：简支梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥、T型刚构、连续—刚构桥、斜拉桥、悬索桥等。

（1）简支梁桥。 简支梁桥是静力结构，可以应用在地基较差的情况下，建筑高度主要是受正弯矩 的作用，跨度增加，跨中恒载按几何速度增加，结构尺寸增大。简支梁桥外形简单，可以预制，施工 费用较低，是一种应用较广泛的桥型。 但是互通立交中跨线桥的上部结构一般不采用简支梁桥结构，在互通立交的引桥中简支板桥或简支梁桥的应用还 是比较多的。

（2）连续梁桥。 连续梁桥具有结构刚度大、建筑高度小、动力性能好、变形小、主梁变形曲线平缓等特点，而且不需要设置墩帽，美观，而且节约建筑材料，工程造价降低，因此，预应力混凝土连续梁桥是互通立交中应用最广的一种桥型。

（3）悬臂梁桥。 将简支梁桥的梁体加长,越过支点就形成了悬臂梁桥。悬臂梁桥具有的优点，连续梁桥都具有，因此，在互通立交中很少应用。

（4）T 型刚构。 T 型刚构是从桥墩上伸出悬臂, 在跨中用铰或简支挂梁组合的桥梁结构形式，跨径一般在60～200m，但是因为受力特点，使得墩柱比较粗大，伸缩缝较多，影响高速行车的舒适度， 因此，在互通立交中应用较少。

（5）连续——刚构桥。 连续——刚构桥综合了连续梁和刚构桥的优点，保持了连续梁的特性， 改善了结构在水平荷载作用下的受力性能，在比较高的大跨径桥中应用比较广泛。

高速公路互通立交桥在确定桥型、跨径、桥面 宽度后，需要进一步确定截面的形式，对于 T 梁、 预制板桥等截面，可以参照全国通用图， 对于整体现浇的连续梁桥，跨径小于20m，梁高小于1.2m 的 连续梁桥，一般采用空心板截面 ，空心板的空洞可 以在满足结构受力需要的同时，减少桥梁自身重量， 节省建筑材料，降低工程造价。在中小跨径的连续梁桥中空心板桥是一种应用非常普遍,效果良好的截面形式。但是随着建筑高度的增加、桥梁跨径的增大， 箱形截面往往取代了空心板结构 ，箱形截面能够有效的抵抗正负弯矩，满足配筋的要求，最大限度地减少桥梁结构的自重，节省建筑材料，降低工程造价。

箱形截面的基本形式分为：单箱双室、单箱单 室、双箱单室、单箱多室和多箱多室等形式。主要是根据桥面宽度和桥梁的建筑高度来选择截面形式，当桥梁宽度小于10m 时, 一般采用单箱单室截面。桥面宽度越大，单箱单室的内截面跨度越大。

可以采用在桥面板内设置横向预应力筋，或是采用加厚悬臂板或在悬臂上增加加劲梁 。悬臂的增加要根据桥梁的具体情况,结合相邻桥梁的悬臂长 度和周围的环境条件而定。对于桥梁宽度较大时， 可以采用单箱双室结构。 若桥梁宽度很大时，一般根据车道的布置情况，将桥分幅，减小桥梁宽度 。箱梁截面可以采用直腹板或斜腹板，对于等梁高的箱梁一般采用斜腹板，斜腹板使下部底板变小，减小荷载自重，同时斜腹板使箱梁截面线形流畅，造型美观。 但是,在采用变梁高的箱梁截面时,一般不采用斜腹板，因为变梁高的箱梁截面若采用相同的斜率，桥梁的顶面或底边将不能保持一致；若将箱 梁的顶、底面宽度不变，箱梁截面的斜率就不同， 这样增加了施工的控制难度。

桥墩是连接着桥梁上部结构和下部基础的主要 部分，将上部结构的作用力传递给基础，桥墩形式 的选择，对桥梁的造型有着重要的影响。主要有空心式桥墩、重力式桥墩、柱式墩、桩柱式桥墩、薄壁式桥墩等，每一种桥墩形式都有着自身的特点，重力式桥墩、桩柱式桥墩、柱式桥墩是比较常见的 桥墩形式。桩柱式桥墩是墩柱和桩基础合为一体的 结构形式。桩柱式墩既能节约建筑材料,减轻桥墩重 量,又轻巧美观,可以根据桥梁的宽度设置不同的根 数，在桥墩形式中，是最常见的一种形式。

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