文慶

重慶市設(shè)計(jì)院 重慶 400015

1 引言

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，加速了城市的現(xiàn)代化進(jìn)程，交通出行逐漸成為代表城市發(fā)展水平的重要指標(biāo)。為了適應(yīng)快速變化的社會(huì)發(fā)展形勢(shì)，城市道路建設(shè)也需與時(shí)俱進(jìn)，高架橋建設(shè)事必成為有效利用城市空間、緩解城市擁堵的重要途徑。由于目前我國(guó)在高架橋建設(shè)方面起步較晚，相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)匱乏，在早期發(fā)展階段，僅能在一定程度上滿足正常交通運(yùn)行的基本需求，難以滿足密集型交通運(yùn)行等要求。近年來(lái)，隨著城市高架橋建設(shè)水平逐步提升，各種交通運(yùn)輸需求基本得以滿足，在此基礎(chǔ)上外觀問(wèn)題逐步受到社會(huì)關(guān)注，城市高架橋的選型與設(shè)計(jì)受到了越來(lái)越多的矚目[1]。

2 城市高架橋的特殊性

城市交通是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的樞紐，高架橋發(fā)揮著溝通、疏導(dǎo)交通的重要作用。城市高架橋的路線設(shè)計(jì)不僅要科學(xué)運(yùn)用平縱面設(shè)計(jì)指標(biāo)，還要能保證行車安全與舒適，滿足視覺(jué)協(xié)調(diào)的需求。高架橋建設(shè)需同時(shí)具有工程性與服務(wù)性雙重特點(diǎn)，要努力將力學(xué)與建筑學(xué)結(jié)合起來(lái)。空間布局上，高架橋要嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，避免不良線形組合，要以充分滿足行車人員的視覺(jué)享受與行車安全為目標(biāo)。在高架橋設(shè)計(jì)過(guò)程中，須從高架橋周圍建筑物以及路線安排限制條件等方面加以考慮，可采用彎橋、斜橋以及開(kāi)叉橋等形式[2]。

3 高架橋結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)

高架橋結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)既是基礎(chǔ)性工作，也是一項(xiàng)關(guān)鍵性工作。高架橋結(jié)構(gòu)選型既要滿足正常使用需求，也要綜合考慮其外形美觀性。高架橋結(jié)構(gòu)選型要符合橋梁設(shè)計(jì)基本的審美標(biāo)準(zhǔn)，在高度、寬度以及跨度等方面要充分協(xié)調(diào)，同時(shí)還要保證橋梁結(jié)構(gòu)的流暢性，達(dá)到簡(jiǎn)潔美觀的標(biāo)準(zhǔn)。在高架橋建設(shè)中，需考慮橋梁與周圍環(huán)境間的協(xié)調(diào)性，比如依據(jù)人口的密集程度來(lái)選擇橋梁結(jié)構(gòu)，在保證交通出行方便的同時(shí)避免對(duì)周圍居民產(chǎn)生過(guò)度的噪聲污染。此外，高架橋橋墩的合理設(shè)計(jì)可有效減少車輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)噪音，對(duì)橋體振動(dòng)傳播存在十分關(guān)鍵的影響?？偠灾?，城市高架橋結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)需要注重主梁選型與墩柱選型兩個(gè)方面。

3.1 主梁選型

（1）主梁結(jié)構(gòu)選型的基本原則

高架橋主梁是橋梁重要部位之一，在設(shè)計(jì)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)水平上的延伸感。在實(shí)際中，主梁的水平尺度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎直尺度。主梁的這一特點(diǎn)決定了主梁的造型設(shè)計(jì)必然是以水平為主。等高度主梁在充分強(qiáng)調(diào)水平延伸感時(shí)可以有效彰顯橋體的力度感，而變高度梁在充分強(qiáng)調(diào)水平延伸感時(shí)，還融入了跳躍、活潑的韻味。直線梁與曲線梁各具特色，要想將兩者結(jié)合運(yùn)用就必須對(duì)橋梁兩側(cè)的實(shí)際地形地貌進(jìn)行綜合考察。

在對(duì)主梁選型時(shí)還要充分考慮視覺(jué)層面的連續(xù)性。連續(xù)性不僅需要在造型、裝飾以及色彩方面保持協(xié)調(diào)，還需要科學(xué)處理好各個(gè)梁段間的有效過(guò)渡。這種連續(xù)性在實(shí)際中往往利用墩柱選型來(lái)實(shí)現(xiàn)。在主梁造型設(shè)計(jì)過(guò)程中，尤其要避免形成一種壓迫的感覺(jué)。

對(duì)城市高架橋而言，除非對(duì)橋體跨徑要求十分嚴(yán)格，可優(yōu)先選擇等截面梁。通常可以利用調(diào)整梁高的方式來(lái)體現(xiàn)主梁截面的不同內(nèi)力，但是由于在梁高上難以形成連續(xù)的變化，因此需要通過(guò)特殊途徑來(lái)進(jìn)一步豐富主梁結(jié)構(gòu)的造型。

（2）常用主梁結(jié)構(gòu)類型

基于上述選型原則，對(duì)于常用的主梁結(jié)構(gòu)類型有箱型梁、T型梁、槽型梁以及空心板梁等，下面進(jìn)行具體介紹。

①箱梁。箱梁適用于建筑高度適中的高架橋，這種主梁結(jié)構(gòu)抗扭性能優(yōu)異，經(jīng)常用于斜橋與曲線梁橋的建設(shè)。不僅可以作為標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)段，還可以用于變寬與分岔的區(qū)段。箱梁結(jié)構(gòu)的高架橋外觀較為美觀、流線非常流暢，而且設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)較為成熟。常見(jiàn)的箱梁形式有以下幾種：

a.梯形箱梁。梯形箱梁通常可以分為單箱多室型的大箱梁與雙箱單室的小箱梁，如圖1所示。單箱多室型大箱梁的特點(diǎn)是具有一定的整體性、抗彎剛度大、適用場(chǎng)景廣，而且外形十分美觀，現(xiàn)實(shí)中可以選擇現(xiàn)澆或者節(jié)段預(yù)制的方法；而雙箱單室型小箱梁的特點(diǎn)就是整體結(jié)構(gòu)受力明確，剛度與動(dòng)力性能較好，在現(xiàn)實(shí)中可以選擇廠房預(yù)制、二次現(xiàn)澆等施工方法，這種箱梁的施工工期較短、建設(shè)成本較低，而且不會(huì)對(duì)既有道路產(chǎn)生太大影響。

圖1 梯形箱梁

另一種梯形箱梁的形式是大懸臂窄箱梁，這種箱梁的特點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)較輕、外觀比較美觀，橋下空間大，但是主梁結(jié)構(gòu)受力十分復(fù)雜，對(duì)施工工藝的要求比較高。

b.弧形箱梁。弧形箱梁最顯著的特點(diǎn)就是具有較好的整體性與抗彎剛度，外觀比較美觀，而且結(jié)構(gòu)形式非常新穎，在現(xiàn)實(shí)中，通常選擇現(xiàn)澆施工的方法。比較常見(jiàn)的弧形箱梁可以分為魚腹形箱梁與蝙蝠形箱梁，如圖2所示。

圖2 弧形箱梁

②T形梁。T形梁適用于高架橋上部結(jié)構(gòu)，建筑高度是所有高架橋結(jié)構(gòu)中最高的一種，這種橋體結(jié)構(gòu)比較適合于預(yù)制吊裝法施工，不適用于城市道路立體交叉施工。T形梁的底板為網(wǎng)格狀，美觀程度最低，在兩塊T形梁之間采用鉸接方式，使得橋梁整體的受力性能變差。

（3）空心板梁

空心板梁與T形梁同樣采用鉸接方式，因而整體受力性能較差，在長(zhǎng)期承受交通荷載的情況下，通常為了避免鉸縫處形成裂縫，會(huì)對(duì)鉸縫處的構(gòu)造進(jìn)行極其復(fù)雜的設(shè)計(jì)。此外，空心板梁的剛度比較小，不適合用于橋體變寬段的結(jié)構(gòu)。

（4）槽形梁

槽型梁適用于建筑高度較低的高架橋建設(shè)，這種主梁類型可以大大降低橋體總高度，而且主梁兩側(cè)可以發(fā)揮出一定的隔離噪聲的作用，對(duì)周圍環(huán)境的影響較小。根據(jù)橋梁線路要求，槽型梁的肋數(shù)可以設(shè)為二肋或者三肋。槽型梁可以采用先預(yù)制吊裝，后現(xiàn)澆底板的方法，施工周期較短，能夠較好的保證主梁質(zhì)量。

3.2 墩柱選型

（1）墩柱選型的一般原則

橋墩是高架橋的重要組成部位，支承著橋體上部結(jié)構(gòu)并將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到橋梁基礎(chǔ)上，同時(shí)也需要在對(duì)橋墩進(jìn)行造型設(shè)計(jì)時(shí)，橋墩的流線要與主梁保持協(xié)調(diào)。

橋墩選型過(guò)程中通常要表現(xiàn)出一定的輕巧感、穩(wěn)定感以及運(yùn)動(dòng)感。對(duì)于橋墩比較高的高架橋，橋墩表現(xiàn)出來(lái)的輕巧感能夠大大改善高架橋的景觀效果。當(dāng)橋墩顯得又高又厚重時(shí)，就會(huì)給人一種非常壓抑的感覺(jué)。作為高架橋的重要基礎(chǔ)，橋墩給人的穩(wěn)定感是一種最為安全心理暗示，因此在橋墩造型上可以采用適當(dāng)降低重心的方式來(lái)增強(qiáng)橋梁的穩(wěn)定感。橋梁的運(yùn)動(dòng)感可以采用斜線的方式體現(xiàn)出來(lái)，而且隨著橋體斜線的逐漸相交，橋體的速度感也會(huì)逐漸增強(qiáng)，因此在選擇橋墩造型時(shí)，可以適當(dāng)增加橋體中的斜線要素來(lái)加深橋體的運(yùn)動(dòng)感。

（2）常見(jiàn)墩柱造型

①T型墩。T型墩適用于梁部支承點(diǎn)較遠(yuǎn)的橋梁結(jié)構(gòu)類型，如分離式箱梁。由于T型墩存在托盤，所以通常在滿足支承需求的前提下，可以適當(dāng)縮小墩柱的尺寸，降低橋墩重量。T型墩的優(yōu)點(diǎn)主要在于受力均勻，但由于墩柱過(guò)渡段存在轉(zhuǎn)折，外觀造型一般。

②倒梯形墩。倒梯形墩適用于梁部支承點(diǎn)較遠(yuǎn)的橋梁結(jié)構(gòu)，如單箱單室箱梁。對(duì)于外腹板微微傾斜的箱梁，當(dāng)墩柱高度適宜時(shí)，可以將腹板與墩柱邊線的斜度保持一致，使墩柱上下部渾然一體，進(jìn)而美化外觀造型。雖然倒梯形墩在受力方面比較合理，但浪費(fèi)材料，投資成本增加，同時(shí)在墩柱高度相差較大時(shí)，較難保持橋梁整體造型的協(xié)調(diào)性。

③Y型墩。Y型墩與T形墩類似，均適用于梁部支承點(diǎn)較遠(yuǎn)的橋梁結(jié)構(gòu)類型，但是與T形墩相比，節(jié)省材料，墩柱受力更為合理。

④單柱墩。單柱墩適用于梁部支承點(diǎn)相距比較近的橋梁結(jié)構(gòu)，整體上顯得挺拔有力，能夠較好的適應(yīng)墩高的變化[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市高架橋?qū)⒅饾u發(fā)揮緩解城市交通擁堵的重要作用。作為緩解交通擁堵和推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的樞紐，城市高架橋的建設(shè)不僅要注重交通運(yùn)行功能，同時(shí)還要注重橋梁外觀與周圍環(huán)境的融合，充分體現(xiàn)人文自然理念。綜上所述，積極加強(qiáng)城市高架橋結(jié)構(gòu)的選型與設(shè)計(jì)，讓城市高架橋滿足多樣化的需求，能有效推動(dòng)城市建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 燕迎新.淺談城市軌道交通高架橋的選型及研究[J].四川建材,2016,42(3):142-144.

[2] 熊榮輝,周偉.橋梁下部結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)分析[J].交通世界,2017,(30):84-85.

[3] 趙威,安邦,高海彥.北京新機(jī)場(chǎng)主進(jìn)出場(chǎng)路的高架橋工程設(shè)計(jì)[J].建筑施工,2017,39(10):67-68.