王永斌，陳軍

（中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司，成都610081）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人均汽車的保有量飛快增長，道路上的交通量也會隨之快速上升【1】。在此情況下，道路尤其是交叉路口區(qū)域的擁堵，成了當(dāng)前城市發(fā)展亟須解決的問題。擁堵的交通，不僅直接導(dǎo)致了車輛的行車速度低、油耗增大、降低了道路的通行能力，而且使得交通事故的發(fā)生率大大增加。因此，隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的平面交叉已經(jīng)不能解決城市較大交通2個的轉(zhuǎn)換要求【2】。與此同時，立交交叉陸續(xù)凸顯出其在疏導(dǎo)交通方面的優(yōu)勢，已經(jīng)開始逐步取代平面的交叉，城市道路的交叉也逐步向立體化方向發(fā)展。

2 市政道路樞紐互通立交發(fā)展的現(xiàn)狀

樞紐型互通立交控制著很大的轉(zhuǎn)向交通量，且需要各個方向的車輛匯入交叉的過程均能順暢地通行。通常來講，樞紐互通逐項段以及匝道的各項設(shè)計指標要求會比一般互通要高。高線形標準會提高工程的規(guī)模和工程造價。對于一些樞紐互通幾乎完全由橋梁組成。目前，我國互通式立交大致有5種形式，喇叭型、苜蓿葉型、環(huán)型、菱型以及定向型【3】，這5種形式的立交在交通功能占地面積和投資等方面都有著不同的優(yōu)缺點。主要立交的特點如表1所示。

表1主要立交的特點

在1920年左右，國外就已經(jīng)提出了高效快速的多層空間交叉交通系統(tǒng)；1925年公路的立交首先修建于德國，之后立交在美國得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展；而中國的修建起步較晚，1955年，我國第一座部分苜蓿葉式立交修建于武漢【4】；20世紀80年代后，隨著改革開放的影響，我國的立交也得到了發(fā)展，互通式立交迅猛地修建，立交的形式也逐漸多樣化【5】。同時在這樣的背景下，城市互通立交也陸續(xù)暴露出一些問題，例如，通行能力欠佳、設(shè)計不合理，尚不能滿足現(xiàn)行的需求、規(guī)劃理念缺少創(chuàng)新等【6】。主要互通立交的形式如圖1～圖3所示。

圖1苜蓿葉型立交

圖2環(huán)形立交

圖3菱型立交

3 市政道路樞紐互通立交設(shè)計探究

3.1 市政道路樞紐互通立交的設(shè)計要點

市政道路樞紐互通立交是由不同的部分組成的，主要包括立體交叉跨線橋、直行車道、匝道、匝道連接部等部分。因此，在設(shè)計的過程中對于線形指標、互通的類型、道路的橫斷面等方面的選取都會對之后運營工程產(chǎn)生較大的影響【7】。

3.1.1 道路橫斷面

與公路相比，市政道路的差別還是比較大的，在市政道路上不僅有機動車道，還會有非機動車道與人行道。一般情況下，互通立交大部分設(shè)置在道路車流量最大、交通容易出現(xiàn)擁堵的地段。在設(shè)計的過程中要充分考慮到車流量的大小，通過車流量來確定道路主干道的寬度等。通常情況下，可以采用人行天橋或者地下通道的方式供非機動車輛和行人通過，這樣不僅安全，對周邊環(huán)境的影響也較小。

3.1.2 互通類型

對于市政道路互通立交，其互通的類型主要分為3種類型：完全互通式、部分互通式以及環(huán)形立交。其中，完全互通式主要包括苜蓿葉型和喇叭型立交，部分互通式包括了部分苜蓿葉式和菱型立交。在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)充分考慮各種類型立交的特點，與實際的情況相結(jié)合，結(jié)合道路的分叉類型、交通量、周邊的環(huán)境以及經(jīng)濟效益等方面綜合分析，將幾種互通方式進行全面的比較，最終選取最適合該區(qū)域的互通類型。例如，在受場地限制的情況下不適合采用苜蓿葉型的互通類型，對于快速路與次干道交叉的情況適合采用菱形互通方式。

3.1.3 線形指標

線形指標主要是指縱坡的大小，該指標的選取直接影響了車輛的行駛安全與舒適度。圓曲率半徑過大或過小都會影響道路的通行能力，過大會導(dǎo)致坡度過陡，加大了車輛發(fā)生事故的概率，過小則會需要更多的空間，對目前城市用地緊張的情況不太適用。因此，應(yīng)當(dāng)選擇合理的線形指標。

3.2 市政立交匝道橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點

3.2.1 豎面坡度大

因為空間的限制，立交匝道需要在較小的范圍內(nèi)連接不同方向的道路，所以導(dǎo)致其縱坡較大。經(jīng)統(tǒng)計，縱坡影響了車輛運營的安全性，縱坡的大小與發(fā)生交通事故的概率呈正相關(guān)的關(guān)系，當(dāng)縱坡的坡度大于6%時，交通事故的發(fā)生概率就會大大增加。其次，較大的縱坡還會對車輛的通行效率以及道路的使用壽命和性能產(chǎn)生較大的影響。這主要是因為，較大的坡度會使車輛在上坡或者下坡的過程中產(chǎn)生較大的制動力，會使路面很容易就受到剪切破壞，路面的磨損也加劇。尤其是在下坡的過程中，過大的縱坡坡度，需要車輛連續(xù)制動剎車，加劇了發(fā)生交通事故的概率，同時耗損了車輛與路面。

3.2.2 平面曲線半徑小

因為立交匝道需要將若干個正交或者角度較大方向的道路在較小的距離范圍內(nèi)進行匯交，所以立交匝道的平面半徑比較小，平面半徑主要影響行車的速度，在平面內(nèi)，車輛在行駛的過程中進行的是離心運動。從力學(xué)的角度分析，車輛在行駛的過程中需要有足夠的橫向摩擦力才能維持車輛的行駛速度。

3.2.3 下部用地緊張

在城鎮(zhèn)化的進程中，市政道路的用地相對來說較為緊張，一方面要保證市政道路居民的住房、辦公環(huán)境、公共生活區(qū)域，另一方面還需要進行一定的綠化，尤其是在道路的兩旁，綠化是必不可少的。在市政道路立交的下方一般多為其他的道路結(jié)構(gòu)，因為為了節(jié)省用地協(xié)調(diào)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)盡量減少下部結(jié)構(gòu)用地，在保證安全的前提下盡量使橋梁變得纖細，同時在必要的情況下要進行一定隔音除噪。

3.3 市政立交匝道橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

根據(jù)以上所描述的相關(guān)特點，需要在滿足市政道路立交相關(guān)要求的情況下對其進行設(shè)計，針對不同的上部結(jié)構(gòu)需要提出不同的設(shè)計方案，在提高道路運營安全的基礎(chǔ)上提升其美觀效果。不同的上部結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的下部設(shè)計方案，其上部結(jié)構(gòu)主要包括多肋式梁橋和整體式箱梁。

3.3.1 多肋式梁橋

多肋式梁橋的特點就是橫向梁段較多，且不同的梁段受到的荷載大小不相同。在這種情況下，為了使不同梁段之間受力均勻，大多數(shù)情況下都采用雙柱式橋梁墩結(jié)構(gòu)。橋墩可以采用圓形實心構(gòu)造，在橋墩的下面設(shè)置低承臺。由于立交匝道本身的結(jié)構(gòu)特點，需要在墩間設(shè)置橫隔板，以此來提供較大的抗扭性能進而均勻荷載，使各個部位受力均勻。

3.3.2 整體式箱梁橋

與多肋式梁橋相比，整體式箱梁的抗扭性能良好。因此，針對其特點，其下部結(jié)構(gòu)多采用獨柱式的橋墩。獨柱式的橋墩是一種較為典型的橋墩，它有著諸多的優(yōu)勢，能夠合理地分配受力情況，同時還可以有效地節(jié)省下部的空間，對已有的道路產(chǎn)生較小的影響，而且在美觀方面其效果也較好。但是，對于獨墩式橋梁最為重要的就是驗證它的橫向穩(wěn)定性，據(jù)統(tǒng)計，對于獨墩式橋梁出現(xiàn)的問題大多數(shù)都是橋梁在外部荷載的影響下發(fā)生了整體傾覆事故，因此，在穩(wěn)定性驗算環(huán)節(jié)必須加強重視。

3.3.3 橋墩景觀設(shè)計

隨著建筑工程業(yè)的發(fā)展，在市政道路的建設(shè)中越來越注重環(huán)保性和美觀性，在橋墩的設(shè)計方面，需考慮橋墩和整體橋梁之間的協(xié)調(diào)性，也要考慮立交橋和周圍建筑之間的協(xié)調(diào)性。在保證橋墩工程性能的基礎(chǔ)上還應(yīng)考慮其美觀特性。

3.4 市政道路樞紐互通立交的設(shè)計理念

在對樞紐互通立交進行設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合目前所存在的問題以及城市的發(fā)展理念，遵循以下幾種設(shè)計理念。

3.4.1 以功能需求為本

在功能和成本的平衡中，應(yīng)當(dāng)側(cè)重于功能。過于控制成本，自然而然地會降低工程的功能性，久而久之，功能方面的缺陷會逐步暴露，最終要隨著城市的發(fā)展而淘汰。這樣就會陷入“落后—重建—落后”的循環(huán)中，從長遠來看，這樣做并不能節(jié)約成本。因此，設(shè)計需要有前瞻性，不僅看到當(dāng)前的問題，還要預(yù)測未來可能出現(xiàn)的問題。

3.4.2 重視調(diào)查，因地制宜

在設(shè)計前期應(yīng)當(dāng)重視實地的考察，考慮多種因素，例如，市政管線、已有的建筑物等，取得較為準確的一手資料，這樣可以大大減小因考慮不周而出現(xiàn)問題的概率。且設(shè)計應(yīng)當(dāng)因地制宜，不能生搬硬套之前的案例，每個區(qū)域的地質(zhì)情況、交通需求都是不一樣的。

4 結(jié)語

本文對市政道路樞紐互通立交的設(shè)計進行了系統(tǒng)的分析，闡述了樞紐互通立交的發(fā)展現(xiàn)狀，并針對目前發(fā)展狀況提出現(xiàn)階段所存在的不足，厘清了樞紐互通立交在設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)注重的要點，并針對這些要點展開了分析。樞紐互通立交能夠有效地改善城市的交通條件，所以在城市的基礎(chǔ)建設(shè)中得以推廣，取得了快速的發(fā)展，在完善交通系統(tǒng)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。從樞紐互通立交的興起、發(fā)展，經(jīng)歷了幾十年，到目前為止，樞紐互通立交技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。