互通式立交桥设计

107 国道跨金水路、郑汴路立交桥方案设计概况
1 概况
107国道北起北京南至珠海,是我国南北向交通运输的大动脉。

目前郑州以北的北京至新乡段和郑州以南的郑州至漯河段已相继建成高速公路,而郑州至新乡段仍为一级公路。

由于受一级公路的平面交叉制约,交通堵塞比较严重。

特别是郑州东出口金水路和郑汴路两处平交,双向直行和转向车交通量都很大,还有进出市区的行人、自行车、摩托车和拖拉机等,严重影响南来北往的车辆顺利通行。

已成为107国道上的两个卡脖子路段。

不仅严重影响了国道主干线上交通的正常通行,而且给郑州车辆进出造成极大的不便。

为解决这两个交叉口的交通堵塞问题,修建立交进行交通分流十分必要。

2 立交总体方案
要解决金水路、郑汴路与107国道交叉的交通堵塞问题,考虑到近期及远期交通量和流向可避免修建两座投资大、占地多的大型互通式立交,因为:①近期107国道的交通量是另外两条被交叉道路两倍以上;②远期郑州黄河二桥及新乡至郑州的高速公路修建必将大大缓解107国道的交通压力。

将主要流向107的交通无干扰直通,我们设计了以下两种方案,以达到投资小见效快的目的。

2.1方案一
107国道上跨金水路和郑汴路,跨线桥宽17.5m,双向四车道,
桥长分别为401.0m、431.0m,两端引道均为100m。

桥下平交进行渠化并增设郑州至机场方向的右转车专用车道。

2.2方案二
金水路、郑汴路上跨107国道,跨线桥宽17.5m,双向四车道,桥长分别为401.0m、431.0m,两端引道均为100m。

107国道在下层通过,平面处进行渠化,并增设郑州至机场方向的右转专用车道。

这两种方案均增设了郑州至机场方向的右转车专用车道,能够解决郑州的车辆出市问题,设置跨线桥使直行车不经过平面交叉口而直接通过,能有效地缓解由原来直行车绕行环岛引起的交通干扰,达到解决交叉口交通堵塞的目的。

从直行车交通量分析,107国道上的直行交通量较金水路、郑汴路的直行交通量要大得多,采用107国道上跨金水路和郑汴路的跨线桥方案能最有效地分流交通。

从远期发展考虑,郑州黄河公路二桥和新乡至郑州高速公路建成后,107国道北连开洛高速公路,南通机场路和郑许高速公路,远期做为郑州市的主干线,其重要作用仍不可替代。

综合近期和远期的分析情况,推荐107国道上跨方案,即方案一(见图1、图2)。

推荐方案和比较方案工程数量对比见表1。

3 立交平纵面设计
3.1直行车道设计
采用跨线桥型式,使直行车由跨线桥上的专用车道直接通过。

桥梁宽16拟设4个车道。

3.2平交口的渠化设计
直行车辆上跨后,原地面平交的交通压力大为缓解。

将平面交叉环岛半径缩至25m,设3条环型车道,增设右转弯车辆专用车道,以改善下层平交口的交通状况。

3.3右转弯匝道设计
右转弯匝道均采用带缓和曲线的圆曲线,即A—R—A。

平面线形流畅,视觉效果甚佳。

充分利用原有老路,不扩大占地,节省造价。

3.4跨线桥的纵断面设计
为保证桥下净空5.0m,变坡点设在环岛中心桩号上。

3.5非机动车道设置
我国的城市道路交通特点是自行车交通占有很大比重,能否提高交叉口通行能力取决于怎样妥善解决非机动车的交通问题。

由于立交范围内地下水位较高,所以靠修通道来解决非机动车通行是不可能的。

所以只有在平面环交层局部设置灯管控制,在东西南北各个断面设置斑马线。

各右转车道外侧均设5m宽的非机动车道,使非机动车从立交范围以外通过,这样就大大提高了立交范围内的通行能力,使非机动车与机动车分道行驶,安全得以保障。

3.6立交工程排水
立交工程的排水主要考虑了桥面和地面水的处理问题。

桥面上水通过管道集中排放;地面水则直接引入集水井内。

3.7主要经济技术指标
对方案技术指标的运用进行优化组合,合理利用技术标准,以达到指标运用得当,线形设计合理,行车安全顺畅,投资有效的目的。

本方案利用的主要经济技
术指标如表2。

4 桥梁结构
本着经济、适用、安全、美观的原则,桥梁的上部结构采用预应力混凝土箱形连续梁,下部结构采用柱式墩台,钻孔灌注桩基础。

桥墩柱顶、桥台盖梁顶设盆式橡胶支座。

全桥一联,只在桥台处设置MZL—É—160型模数式伸缩装置,使行车更平顺、舒适。

(1)上部结构采用预应力混凝土箱形连续梁,桥梁外形轮廓线条连续、圆顺流畅、造型美观。

对箱形梁施加纵向和横向预应
力,减小了梁体高度,达到了结构轻巧的视觉效果。

(2)下部结构为等截面圆形墩。

桥梁跨径分布和立柱布局也力求简洁、美观。

(3)桥台填土高度按3m控制。

当填土高度较小时,桥下空间小不便利用,而且桥长增加,投资加大。

即要考虑景观视觉效果又要考虑投资问题,所以桥台填土高一律按3m控制。

(4)进一步降低工程造价的措施。

整座立交主要造价集中在跨线桥上,如果能缩短桥长造价就会大大下降。

有两个方法能做到这一点:一是把纵坡由3%提高到3.5%;二是把桥台填土高度升至4m加以控制。

这两种办法均可以减少一孔桥长,此外从结构型式上加以改变,中间2～30m采用预应力混凝土连续箱梁,其余跨径均改为预制预应力混凝土空心板,也可以达到降低工程造价的目的。

5 路面工程
因为107国道上跨的立体交叉为交通枢纽部分,选择路面类
型和确定强度标准应当适当考虑远期要求,减少养护工作,避免近期翻修施工,妨碍交通。

其面层应选择较耐久的材料,整体结构强度应适当高于全路标准。

所以在上层采用中粒式沥青混凝土,且骨料采用耐磨的玄武岩碎石,以增大摩擦系数,提高路面抗滑性。

基层、底基层使用了工业废料粉煤灰,在保证路面质量的前提下,降低了造价,便于施工。

5.1机动车道的路面结构
面层:4cm中粒式沥青混凝土5cm粗粒式沥青混凝土6cm热拌沥青混凝土基层:20cm石灰、粉煤灰碎石底基层:35cm石灰、粉煤灰碎石
5.2非机动车道路面结构
4cm细粒式沥青混凝土15cm石灰、粉煤灰碎石22cm石灰、粉煤灰稳定土
6 环境保护
由于两立交均位于郑州市区,国道107基本街道化,所以我们对环境保护及绿化极为重视。

本着美化行车环境,增强行车诱导性,通过绿化工程改善因公路建设所造成的对沿线生态环境的不良影响,力求公路与自然环境协调一致,特别是对两座环岛的绿化进行优化。

力争在设计中使两座高架桥建成后不但解决了交通阻塞问题,且不影响观瞻。

7 结语
通过两座立交桥的方案设计,使我们更加认识到如何合理有
效分流交通,并与桥型结构、周围自然环境相结合,最大限度地发挥投资的经济效益和社会效益,是我们每个设计人员追求的目标。