张 军，刘佳钰

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司 ，天津市 300074）

0 引言

互通式立交桥连接路线两侧的道路,其为行人与车辆的通行提供便利的同时，与周围的自然环境、地理条件相结合,是当地风景中的一大亮点。在高速公路中，互通立交桥的设计作为高速公路景观设计的一部分,最重要的是桥型的选择，需要结合周围的交通运输需求与环境，充分利用目前的地形，设计出可持续发展的立交桥，形成立体化交通网络。

1 互通立交地形设计思路

在不同的交通条件需求与分流方向上，互通立交桥的占地规模有大有小。设计者需要根据分流道路的等级与地形地势充分考虑进行布设线形，以符合长期发展需求。一些较重要的交通枢纽甚至有可能会占地几百亩，层数甚至可能会多达五六层，这些互通立交的设计尤其需要精确计算，以避免设计失误而导致对所有互通道路交通的影响[1]。在地形设计中需要考虑的因素较多，如互通中的拆迁工程、野外公路的整理河道工程、地势的平整等。出于对自然环境的保护考虑，在地形地物受到破坏的情况下，要尽可能恢复到原有的自然状态，以对当地的传统环境表示尊重。在互通立交的设计中，不可避免地会遇到与河流或与原有道路发生冲突的问题，随着现代环保设计理念的不断深入，在互通立交桥的设计中，要根据原有的地形与植被情况等进行科学规划，使互通立交成为周围环境中的和谐部分。当在地形中有村庄、小山等元素时，需要进行巧妙结合，合理规避，满足多方需求，才能称得上是完美的地形设计。

2 互通立交桥梁总体计算

2.1 桥型的选择

在互通立交桥梁的设计中，首先需要对桥面进行宽度确定。根据目前道路的交通量以及未来的交通量预测，外加道路两侧的护栏、跨线桥的行车宽度等，根据当地政府的长期规划，来对跨线桥的桥梁宽度进行确定[2]。

立交桥的主要目的是把两条或多条在路面直接相连有难度的道路进行结合，所以大多数的立交桥现浇箱梁多以弯坡斜或其它的异型结构为主，如果半径很大，可以利用平面杆系理论进行分析。如果立交桥的半径较小，或为斜交角度大于10°的箱梁及变化较为剧烈的分叉端异型箱梁，则需要采用梁格法进行结构空间分析，从而更为精确地对不同位置的受力情况进行分析，从而进一步实现精准计算。在高速公路的中间隔离带设立中墩，一边一孔跨越高速公路，可以有效降低桥梁主跨越半径。桥墩一般都会设置在中间隔离带中，两侧设置波形护栏或钢筋混凝土防撞护栏，从而对桥墩起到一定的保护作用。在实际操作时，可以先使用杆系软件进行配束调束工作，待调束完成后，再用梁格方法进行结构验算。需要注意的是，调束时指标控制(应力、承载能力)应比常规桥梁稍微严格。对于没有中央分隔带或中央分隔带很小不宜放置桥墩的路段,采用城市道路中常用的设置防撞墩或防撞围墙等方案,这样将压缩行车宽度,造成交通瓶颈,影响行车道的流畅性和舒适性，并对汽车驾驶员产生心理压力[3]。

2.2 主跨径的选择

随着高速公路的不断发展，立交桥的设计也加入了更多的美学内容，在满足交通运输压力需求的基础上，设计者力求桥梁与桥址周围的自然环境一致。如果桥梁的主跨径在35 m以上，则可以采用变截面的曲线梁，桥梁的结构显得更为轻巧与美观。道路中央不设桥墩的大跨径连续梁桥,其透孔度高,视野开阔,行车感觉舒适。在交通枢纽或人群比较集中的地方,大跨径连续梁桥方案设计较为合适[4]。

跨线桥的主跨在确定之后，要根据两侧的填土高度与周围的环境来对引桥的长度与桥梁的跨径进行计算，一般桥梁的联长在60～200 m，分联多的话，桥面的伸缩缝也就越多，不利于高速行驶。如果分联过少，受到温度或混凝土本身影响的纵向累积位移越大，需要的伸缩缝越大，结构自然也就越复杂。桥梁的纵向伸缩长度的增大,加大了桥墩的温度纵向变量,对桥墩支座和桥墩的影响加大。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15～18倍[5]，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。

2.3 支座设置与板面分析

一般匝道桥中间墩都设为无抗扭刚度的点支撑，通过墩柱的支撑，匝道能够顺利实现畅通与平衡。在设计时，预设中间支座一定的偏心值，可以有效改善桥梁的内扭矩，从而使最大、最小扭矩绝对值接近相等，从而减少抗扭钢筋的用量，同时改善桥台扭矩，使各支座受力均匀，避免支座发生脱空，导致梁体倾覆[6]。桥面板的横向分析一般采用框架模拟，按单向板计算桥面板与桥面板实际受力的情况不符，有可能导致错误的配筋；在布置横向预应力时，不需要在箱室顶板跨中处下弯，只需在桥面板顶缘配置直线通长的预应力钢绞线。因此，采用框架模型分析，结果更趋合理。

2.4 桥梁布孔

桥孔方案的布设是立交区桥梁设计的灵魂，直接关系到桥梁的造价、施工难易程度、美观程度，甚至是整个立交方案的合理性。与其它单个桥梁方案选择有极大不同的地方在于，立交区桥梁多数情况下需要同时面对几座甚至是十几座桥梁，需要将整个立交里的桥涵统一考虑，往往某个匝道的桥型布置发生变化会影响到其它数座桥梁的方案变化。

桥孔的设计需要对沿线的自然环境条件与社会条件进行充分考虑，选择最为恰当的方案，避免对土壤环境、水环境等造成影响和破坏。施工方案的选择对于桥梁布设也有着很重要的影响。全部现浇结构虽然造型较为美观，且可以适应绝大多数平面线形要求，但是工期较长，设计施工难度较大的问题不容忽视。在有条件的情况下，应该尽量选用预制结构，或者预制与现浇结构交叉布置的方案[7]。这样既减少了建设成本，也解决了多联现浇结构的钢绞线施工空间问题，以及采用单端逐孔张拉方案引起各联桥施工相互制约的问题，往往可以成倍缩短工期。对预制结构的形式和跨径也需要整个立交协调统一考虑，以便于实施。

桥孔分跨时除考虑所跨越结构物外，应结合线形、宽度变化等指标。布孔时尽量以16～30 m的常规跨径为主，分联设在宽度变化的起终点处往往会降低设计难度。S型桥梁如两反向半径均较小则受力非常复杂，特别是独柱支撑的S型桥梁受力一般软件难以计算，在设置预偏心时极难掌握。立交区桥梁规模较大，下部结构纷繁复杂，布孔时应尽量减少下部立柱数量，以免视觉效果纷繁错乱。确实无法减少时，应考虑将部分立柱对齐布置，在视觉上给人简洁感。

很多设计者觉得路线组提供的平面线形指标是桥涵设计的基础资料，不能够有更多的变通[8]。实际上路线立交方案也不是一点不能变的，因为专业的关系，布设匝道线形时往往无法考虑到桥涵专业。如果在布孔时做些沟通工作，往往会解决很大的问题。比如分叉端的桥孔布置受分叉位置影响很大，但是实际上分叉位置前后挪动几米甚至十几米对路线设计来说往往并不是很难做到的事情，却可以给桥孔布置带来极大便利。

3 结语

立交桥梁的设计对于道路交通事业的发展有着重要的作用，合理的设计对于成本控制、质量提高及可持续发展都有着重要的意义。设计者要考虑立交桥使用者的安全需求，设计的桥梁符合驾驶人员的舒适感。随着现代社会的发展，互通立交桥梁的设计已经从简单满足道路使用要求上升为美观和谐及可持续发展。设计者要掌握扎实的桥梁设计理论，统筹思考，才能够设计出更加完美的立交桥。

[1]许卓伟.互通立交桥梁绘图系统研究与设计[D].广州：华南理工大学,2012.

[2]苏克啟.杜鹏飞.关于互通立交桥梁设计的思考[J].林业建设,2011（1）:38-40.

[3]严谦,熊聪峰.城市建成区高速公路互通立交设计研究[J].交通标准化,2012（13）:61-64.

[4]孙红霞,温政.互通立交中的桥梁设计探讨[J].城市建筑,2012（17）:218-222.

[5]周鹏飞,范蕾.威海市江家寨互通立交桥梁设计探讨[J].山东交通科技,2013（3）:36-38.

[6]王艳,符锌砂.互通立交曲线梁桥绘图系统设计与实现[J].公路工程,2010（1）:95-97.

[7]刘明政.互通立交曲线梁桥CAD系统的研究与开发[D].广州：华南理工大学,2010.

[8]吴健.西宁火车站收费式互通立交方案设计研究[J].黑龙江科技信息,2014（26）:258-259.