某大跨徑橋梁總體方案設(shè)計

高曉飛

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市200092）

1 工程概況

某工程位于湖南省株洲市。其方案設(shè)計的大跨徑橋梁取名為清水塘大橋，北接清水塘生態(tài)工業(yè)新城，南連栗雨工業(yè)園區(qū)。清水塘大橋的建設(shè)意義重大，該項目是連接株洲石峰區(qū)及天元區(qū)兩個區(qū)域的新動脈，大橋的建設(shè)加強了軌道科技城、清水湖生態(tài)新城及栗雨工業(yè)園間、武廣新城的聯(lián)系，交通功能十分突出。

2 現(xiàn)狀條件分析

2.1 規(guī)劃條件

圖1為規(guī)劃路網(wǎng)圖。

該橋梁北接清水塘生態(tài)園區(qū)清雨路，紅線寬度42 m，城市主干路。江北側(cè)的橫向重要道路有：清霞路（城市主干路）、臨江路（次干路）、港區(qū)支路（支路）。

橋梁南接栗雨工業(yè)園區(qū)珠江北路，紅線寬度40 m，城市主干路。與大橋橫向相接的道路有：濱江路（支路）、東平路（次干路）、新東路（城市主干路）。

圖1 規(guī)劃路網(wǎng)圖

2.2 現(xiàn)狀通航條件

擬建橋位處湘江水域開闊，水面寬約850 m，河床底標(biāo)高約20.0 m，常水位標(biāo)高約28.0 m，最高通航水位41.96 m（P=5%），現(xiàn)狀通行2 000 t級船舶（見圖 2）。

2.3 跨徑確定

該工程通航孔需滿足2 000 t級貨船通航要求，并考慮銅塘灣港區(qū)的水域需求，北側(cè)主墩基礎(chǔ)宜在碼頭前沿線內(nèi)，基礎(chǔ)盡可能位于岸上。根據(jù)對現(xiàn)狀航跡線及通航需求的分析，針對南側(cè)主墩的布置，提出通航孔跨徑480 m布置方案。

圖2 現(xiàn)狀河床斷面圖

3 橋型方案選擇

3.1 鋼桁拱橋

主橋結(jié)構(gòu)為中承式鋼桁架拱橋，跨徑布置為120+480=600（m），邊中跨比為 1/4，矢跨比為 1/5。拱肋下弦采用拋物線，上弦主跨采用拋物線，通過圓曲線與邊跨上弦箱梁連接。主橋采用連續(xù)梁支撐體系，以及僅在北側(cè)主墩設(shè)置固定支座，其余為活動支座。方案效果圖如圖3所示。

圖3 480 m鋼桁拱橋方案效果圖

斷面采用上下層分離布置形式，上層為機動車道：4.0 m拱肋及檢修道+0.5 m防撞欄桿+11.5 m車行道+0.5 m中央隔離帶+11.5 m機動車道+0.5 m防撞欄桿+4.0 m拱肋及檢修道=32.5 m。下層為人非道，凈寬10 m。主橋橫斷面布置如圖4所示。

圖4 480 m鋼桁拱橋方案橫斷面布置圖

3.2 斜拉橋

主橋采用雙塔雙柱斜拉橋，跨徑布置為160+480+160（m），中跨采用鋼混凝土疊合梁，邊跨采用混凝土箱梁，梁高均為3.5 m，邊中跨比為1/3，主梁支撐于橋塔橫梁上，為半漂浮體系。傾斜雙索面扇形布置。梁上塔高108 m，塔高比為0.24。方案效果圖如圖5所示，推薦采用水滴型橋塔。

圖5 480 m斜拉橋方案（水滴形塔）效果圖

主梁橫向布置為：2.75 m（人行道）+2.5 m（非機動車道）+0.5 m（護欄）+11.5 m（車行道）+0.5 m（中央分隔欄）+11.5 m（車行道）+0.5 m（護欄）+2.5 m（非機動車道）+2.75 m（人行道）=35.0 m，斜拉索錨固點位于人非道。主橋橫斷面布置如圖6所示。

圖6 480 m斜拉橋方案橫斷面布置圖

4 總體接線方案設(shè)計

4.1 方案一：清霞路和新東路前直接落地方案

清水塘大橋在清霞路和新東路前直接落地，所有的大橋上的交通均由橫向道路清霞路和新東路直接承擔(dān)（見圖7）。

圖7 直接落地方案圖

根據(jù)交通流量分析，遠期清雨路、珠江北路飽和度為0.98，服務(wù)水平E級；清雨路-清霞路節(jié)點遠期高峰小時進口道總量增加180%，珠江北路-新東路節(jié)點遠期高峰小時進口道總量增加233%。

綜上，直接接地的方案對橫向的新東路和清霞路造成了極大的交通壓力，清雨路/清霞路交叉口、珠江北路/新東路交叉口易形成新的擁堵點，應(yīng)考慮逐級分流交通。

4.2 方案二：逐級分流方案

清水塘大橋南端在新東路以南主線接地，在新東路以北設(shè)置一對匝道；在清霞路以北主線接地，在清霞路以南設(shè)置一對匝道；兩級分流（見圖8）。

圖8 逐級分流方案圖

根據(jù)交通流量分析，清霞路交叉口：清雨路最大流量為3 834 pcu/h,飽和度為0.82，服務(wù)水平D級，較直接接地方案下降26%。清雨路/清霞路節(jié)點交叉口遠期高峰小時進口道總量為6 745 pcu/h，較直接接地方案下降17%。

新東路交叉口：珠江北路最大流量為3 433 pcu/h,飽和度為0.73，服務(wù)水平C級，較直接接地方案下降27%。珠江北路/新東路節(jié)點在新建清水塘大橋之后交叉口遠期高峰小時進口道總量為6 308 pcu/h，較直接接地方案下降16%。

5 區(qū)域路網(wǎng)總體銜接方案

根據(jù)上節(jié)總體接線方案分析，合理方案應(yīng)采用逐級分流方案：車輛過清水塘大橋時，在清霞路前上橋，過新東路下橋。橋梁上跨清霞路、臨江路后過湘江，跨過濱江北路、東平路、新東路后落地。清水塘大橋的車道規(guī)模為全線主線雙向六車道。

橋梁兩側(cè)均設(shè)置地面輔道與相交道路橋下燈控平交。

設(shè)置匝道兩對，分別位于清霞路南側(cè)、新東路北側(cè)，進行交通分流及轉(zhuǎn)換，避免流量集中下橋，兩交叉口集散能力強。

主線跨越湘江后，在珠江北路、清雨路設(shè)輔道，輔道為雙向四車道的規(guī)模。

圖9為區(qū)域路網(wǎng)銜接方案圖。

圖9 區(qū)域路網(wǎng)銜接方案圖

6 交通組織總體設(shè)計

交通組織設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：

（1）根據(jù)城市總體規(guī)劃與用地布局，結(jié)合城市道路網(wǎng)，確保交通轉(zhuǎn)換快捷，路網(wǎng)流負荷均勻，充分發(fā)揮道路的交通功能。

（2）分析不同道路所承擔(dān)的交通成分，按不同交通流特性總體考慮分別組織。

（3）根據(jù)道路總體方案的基本構(gòu)思和要求，保證過境交通和主要交通流向的便捷、暢通。

（4）合理處理主干道與地面道路網(wǎng)之間的交通銜接轉(zhuǎn)換關(guān)系，合理布置匝道，在保證交通功能的前提下，提高道路的服務(wù)面積。

（5）沿路交通應(yīng)靠輔路集散，考慮城市公共交通規(guī)劃，并方便沿線社區(qū)進出。

（6）為避免區(qū)域內(nèi)機動車流、非機動車流及行人的交叉干擾,建立了立體交通系統(tǒng),如利用地下、地面、地上的空間,分別布置機動車系統(tǒng)、非機動車系統(tǒng)和人行系統(tǒng)。

（7）堅持“以人為本”的原則，完善人行過街設(shè)施，配合該市創(chuàng)建無障礙設(shè)施的規(guī)劃，同步建設(shè)方便殘疾人、老、弱人群的工程配套設(shè)施。

6.1 機動車過江方案

由北向南，清霞路以北的車流可由清雨路主線經(jīng)銅霞路平交口后，在清霞路交叉口北側(cè)樁號K0+500上橋，上跨清霞路、臨江路，往南越過湘江跨濱江北路、東平路、新東路后，于樁號K2+950對接珠江北路落地。由南向北，新東路以南的車流則由珠江北路新東路交叉口南側(cè)上橋，在清雨路清霞路交叉口北側(cè)下橋。橋上行駛路程2.45 km。

大橋在清霞路南側(cè)、新東路北側(cè)分別設(shè)置了一對上下匝道，服務(wù)于清霞路、新東路。故清霞路和新東路方向車流可由附近的出入匝道直接上下清水塘大橋。

圖10為南、北岸機動車過江示意圖。

圖10 南、北岸機動車過江示意圖

6.2 慢行交通過江方案

慢行交通利用主橋下掛的慢行橋過江。

北側(cè)慢行橋接臨江路，南側(cè)慢行橋與濱江北路接順后，利用濱江北路交叉口過街。

非機動車和行人通過濱江北路與東平路之間的綠道與東平路溝通。該綠道的坡度小于3.5%，滿足自行車騎行的要求。

6.3 交叉口交通組織

工程范圍內(nèi)交通組織主要包括清霞路及新東路交叉口的地面交通組織。

該項設(shè)計在相交清霞路、新東路口主要干道時，設(shè)計平行匝道完成交通轉(zhuǎn)換及分流交通。地面兩側(cè)輔道，主要承擔(dān)區(qū)域性交通道路兩側(cè)單位和居民的出入，地面城市道路交叉口，通過信號燈控制。還要完善交通標(biāo)志標(biāo)線的設(shè)置，如駛?cè)朐训罉?biāo)志、駛出匝道標(biāo)志、非機動車輛匯入標(biāo)志、指路牌、地面標(biāo)線設(shè)置等。

7 節(jié)點效果分析

清水塘大橋北接清水塘工業(yè)區(qū)清雨路，以上跨的形式相交清霞路。而清霞路是清水塘生態(tài)工業(yè)新城四橫四縱路網(wǎng)系統(tǒng)中重要一橫。根據(jù)交通量預(yù)測，清霞路沿線有一定過江流量需求，因此該節(jié)點需考慮交通轉(zhuǎn)換需求。

清水塘大橋南接栗雨工業(yè)區(qū)珠江北路，并以上跨的形式穿越新東路。新東路為區(qū)域內(nèi)重要干道，也存在一定的過江需求，且可通過該路口對過江交通進行分流，緩解珠江北路下橋的交通壓力。

經(jīng)綜合分析，該項設(shè)計考慮在主線橋梁落地前設(shè)置一對平行匝道，車輛在通過清霞路、新東路可實現(xiàn)分流及轉(zhuǎn)向。實施后的節(jié)點具備了以下優(yōu)點：

（1）對東、西主流交通方向分流作用明顯，提高了直行方向的通行能力；

（2）設(shè)置平行匝道方便清霞路、新東路周邊交通轉(zhuǎn)換溝通，不需要繞行，橋下地面交通組織易捷；

（3）交通仿真顯示，清水塘大橋落地平交后，節(jié)點通行能力可滿足設(shè)計服務(wù)水平要求。

8 結(jié)語

大跨徑橋梁采用逐級分流方案對路網(wǎng)交通壓力更加均衡，設(shè)置多級匝道服務(wù)范圍更為廣泛，從交通功能完善和交通系統(tǒng)合理性角度分析，逐級分流交通更為有利。