搜索
杭州市石桥立交桥方案设计交通工程2班张雪凯20123450摘要石桥立交桥是浙江省目前已建成，并投入使用的规模最大的城市立交桥。该立交在设计完善的过程中，为使方案合理可行，切合实际，引入了综合决策体系，对原规划条件提出建设性调整，得到了一致认同。项目建设后，运行效果非常理想。关键词:（立交桥;匝道;方案设计）位于杭州市区东北门户的石桥路石祥路交叉口，是上海方向交通流进出杭州市区的最便捷枢纽(见图1)。在此相交的石祥路和石桥路两条快速路，分别也是目前杭州市区东西走向和南北走向惟一允许货运交通全时段通行的主要货运通道，其交通组织顺畅与否将直接影响城市货运动脉的畅通，进而可能波及整个城市的社会经济发展与居民基本生活保障，地位作用举足轻重。在此枢纽点建设的石桥立交桥，是浙江省目前已建成，并投入使用的规模最大的城市立交桥。2008年该立交桥建成后，创下了至今浙江省城市立交桥三个之“最”:①面积最大，总占地面积约22hm2，其中桥梁面积就超过12万m2;②高度最高，最高点距离地面31.30m，其中最高的立柱高度达28m;③功能最全、指标最优，主要匝道的设计车速达到60km/h，通行能力达到3600pcu，毫不逊于高速公路枢纽立交的水准。图1石桥立交桥区位示意图因石桥立交桥建成后，发挥了很好的交通功能及景观效果，于2010年获浙江省工程优秀设计最高奖———钱江杯一等奖。以下，就将该立交方案比选、设计完善的过程进行介绍。1.设计条件分析按照控制性详细规划，石桥路石祥路交叉口要求建设大型全互通立交，并在交叉口4个象限按基本对称预留了立交桥的建设控制用地。从总体来看，整个预留用地虽相对宽裕却未能反映本节点的交通流向特点。表12015年交叉口流量预测表/pcu·h－1石祥路(东)石桥路(南)石祥路(西)石桥路(北)石祥路(东)15631731422石桥路(南)15359971544石祥路(西)19478751232石桥路(北)43815121263从预测流量来看，本交叉口除主线直行流量较大外，转向流量也呈现出很强的枢纽分流特点。即在所有转向流量中，东→南、南→东及西→北、北→西转向为主要流向，强度明显高于其他流向。因此，从匝道设置的合理性考虑，该立交的形式应采用不对称或非完全对称的形式，这显然与基本对称的建设用地控制范围不一致。在开展石桥立交桥方案设计的同时，杭州市城建设计研究院也负责该项目工程可行性研究报告的编制。在对线形方案进行比选论证的同时，我们提出：石桥立交作为特大型的城市立交桥，建设影响要素要远多于公路立交桥。为取得综合条件较优的方案，有必要建立一个权重系统帮助方案决策。2.设计权重分析从城市发展的角度，建设用地寸土寸金，城市立交的用地应尽可能紧凑;而从交通功能考虑，则尽可能拓展用地，优化指标，满足高速发展的交通需求。这两者，显然是相互矛盾的。在对现场进行详细踏勘，充分了解石桥立交桥建设用地控制范围，以及控制范围以外相邻地块的规划和宗地权属情况后，我们认为完全可以对原控制范围进行调整和修正，最终形成一个更符合本交叉口的交通特点立交线形方案。根据现场条件和业主关心的问题，我们制定了石桥立交桥方案评判要素权重表，见表2。表2石桥立交方案评价权重表评价要素权重线形流畅0．20功能和指标0．25工程造价0．20用地规模0．15增加拆迁量0．12导致周边地块的规划调整0．08以该权重表的权重因子为决策依据，对控制用地进行了调整，对方案进行比选论证，最后形成了一个半对称、8字苜蓿叶加半定向匝道形式的4层全互通立交方案作为推荐方案，见图2。图23.线形设计根据交通特点及现场条件而量身定制的石桥立交桥方案，为8字苜蓿叶加半定向匝道发4层全互通立交。其中石桥路、石祥路、石大线地面道路为第一层，形成一个十字路口，供非机动车、行人及立交范围内机动车交通的通行;石祥路主线高架为第二层;石桥路主线高架为第3层;东→南及西→北两左转匝道为第4层。3.1交通组织方案中，石桥路、石祥路两条主线高架均为双向6车道，与匝道连接时采用一定长度的加减速车道。在8条转向匝道中，东→南(B匝道)南→东(A匝道)及西→北(D匝道)北→西(E匝道)4个转向匝道交通量最大，匝道圆曲线最小半径为270m，设计时速可以达到60km/h，断面宽度也采用双车道布置，而其他匝道均为单车道。由于B、D匝道跨越主线的斜交角度较小，为了减小桥梁跨径，主线高架由标准段的26m一幅分为宽13.25m的左右两幅，中间留4m的宽度供桥梁布墩(见图3、图4)。由于西南角受规划绿线限制的情况不可调整，西→南匝道应尽量地往东北方向靠拢，因此设计将西→南(F匝道)及东→北(C匝道)两条右转匝道平面线位巧妙布置在环形匝道内部，从上层跨越。这样，既解决了西南角立交用地范围狭小，匝道难以布设的问题，又优化了平面线型，突出两条环形匝道，使立交造型更加优美。石桥立交桥匝道进出主线车流均采用“右进右出”形式，分合自然，符合司机驾驶习惯，车辆由匝道进出主线方向明确，交通顺畅、安全。为了减小对主线交通的影响，立交交通流向采用二次分流、合流，即匝道车辆先从主线分流，进入匝道后进行二次分流;合流时在也匝道内先合流，再汇入主线，对主线仅产生一次干扰。图5石桥立交桥效果图该方案主线、匝道分工明确，宽度设计符合交通量需要，匝道设计根据交通流量、流向合理布置线形，8条左转匝道为环圈式和半定向式组合，匝道对称布置，线形舒顺、紧凑、简洁、合理。3.2线形方案评审该线形方案与本交叉口的交通特点相适应，在评审会上，专家和职能部门对此给予了认同。主要观点包括:(1)立交各项指标均达到较高水平，通行能力高，能在相当长的时期内满足重交通增长的内在需求。(2)东→南、南→东及西→北、北→西转向作为交通流量最大的方向，相应设置的匝道车速可以达到60km/h，提高了交通通行效率。(3)匝道采用二次分流、合流，对主线仅产生一次干扰，减少对主线交通的影响。(4)匝道纵坡较顺畅，不存在起起伏伏的情况，车辆行驶舒适度较高。(5)匝道的长度较短，节省投资的同时也节省车辆绕行的时间。(6)立交造型优美，占地面积明显小于同等功能和指标的公路立交桥。值得一提的是，该线形方案虽然东南、西北象限用地增加，但由于拆迁量更大的东北、西南象限用地减少，导致拆迁量反而减少。由于前期进行了细致的现场调研，方案虽然局部突破了用地红线，但未导致周边地块规划的连锁调整，又减少了拆迁工程量，所以很快就取得了业主及市里相关部门的支持，方案审批顺利。4.石桥立交的桥梁设计石桥立交桥梁车辆设计荷载为城—A级，人群荷载为4kPa。桥型选择与跨径布置从桥梁结构的安全、实用、经济、美观、工期等各方面综合考虑，并根据地面道路、河道、主要管线情况合理布置桥墩。根据桥位处地形与环境情况，提出立交的桥梁结构形式如下:4.1上部结构(1)B、D匝道局部因跨越相交主线，斜交角度较大，需要布置中跨60m(或45m)的大跨径，采用变截面预应力混凝土连续梁结构。(2)C、F、G、H匝道处于小半径圆曲线上，采用等截面普通钢筋混凝土连续梁结构，能较好地保证结构使用安全。(3)因立交线形需要，桥梁结构有较大数量的异型、曲线部分，采用等截面预应力混凝土连续梁结构能较好地满足结构需要。主线与其余匝道采用标准跨径为25m的等截面预应力混凝土连续梁结构，局部中跨跨径35m左右。4.2下部结构本立交规模较大，桥墩数量众多，因而桥墩结构形式的选择对立交的景观效果影响较大。主线采用方柱(四周倒圆角)无盖梁形式的桥墩，边跨桥墩墩顶位置的立柱截面扩大以保证顺桥向放置两排支座;匝道采用方柱(四周倒圆角)桥墩，墩顶位置立柱截面扩大(花瓶造型)以保证横桥向放置两排支座;承台方向与尺寸根据地下管线相应变化，原则上主线单个桥墩的钻孔桩顺桥向布置，匝道单个桥墩的钻孔桩横桥向布置。下部基础采用钻孔灌注桩，桩底落在中风化岩层，桩长约40m。5.景观设计作为城市立交桥，设计对建成后的视觉效果也较为关注，除强调立交自身线形的顺畅、形态的优美之外，业主还要求进一步完善立交的配套景观。对此，设计专门增设了桥梁夜景照明、城市家俱配置、植物配景等专篇，进一步提升了石桥立交桥的景观效果。6.结语交通功能是立交桥的最基本功能，但并非是设计要考虑的惟一要素。设计师必须重视不同节点上交通流和用地条件的差异性，并反映到方案构思中，才能设计出多种形式的立交桥，形成了城市立交造型的多样性，给公众带来立交建筑造型的美感。作为杭州“两口两线”重点工程上的重要节点，石桥立交桥建成后极大缓解了杭州城北乃至整个市区的交通拥堵状况，功能上无疑是成功的。设计在本立交方案的深化过程中，不为原规划条件所限制，而是根据条件设立综合评判体系，引入评判因子，不断进行完善，最终使方案设计更合理更科学更切合实际的做法，也许在目前国内工程项目决策过程中，更值得关注。