钱佳作
安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司、公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心
摘要：城市高架快速路匝道位置设置是否合理将影响高架道路的功能和作用发挥。传统匝道设计依靠工程经验，以定性分析为主，遇到复杂条件时可能出现偏差。为此，本文结合相关文献研究以及实践情况下就城市高架快速路匝道设计提出几点看法，以供参考。
关键词：城市；高架快速路匝道；设计
城市快速路系统的建设主要是为提高城市路网的容量，缓和交通拥挤，迅速集散交通，为车辆提供安全、快速、高效、舒适、方便的行驶环境。平行匝道是高架快速路与地面路网联系的纽带，分为出口匝道（下匝道）和进口匝道（上匝道），匝道设置位置是否合理将影响高架道路的功能和作用发挥。
1城市高架快速路匝道特点分析
1.1高架快速路匝道运行速度特点
在城市的道路中，高架快速路作为重要组成部分，匝道的设计决定了交通转移的安全性和舒适性，若设计不当会使得车辆在转向过程中出现交通事故，造成不利影响。匝道处的运行速度和运行车辆的数量决定了所要设计桥梁结构的建设规模程度，同时也，决定了匝道处横断面和坡度及坡长的选择参数。对运行速度的分析，是高架快速路匝道设计完整性和系统性的前提和基础，应予以认真对待。设计的匝道应符合人的行车习惯，在匝道行车中视距不能受到影响。车辆在匝道的行驶过程中，由于高度在不停地变化，运行中会发现车辆在匝道运行有3个阶段。考虑到人的视觉和对外界改变需要缓冲的时间，驶出匝道时会有一个速度减慢的过程；匝道中间段车辆会出现匀速行车的过程，这是驾驶员已经适应了外界环境；驶入正道前会有一个略微加速的过程，这是由于在匝道末尾处，驾驶人员想在正道以正常速度行使，进行了加速。
1.2高架快速路匝道通行能力分流分析
高架快速路出入口处行车频繁，作为转向交通的关键处节点。结构设计前需对桥梁结构所承受的荷载进行具体分析。以通行能力的分析作为基础工作，理解不同车型对行驶道路的要求。高架快速路区域各种车辆都会存在，在分流区车辆的运行特性比较复杂，常常是出现交通事故和意外的重点位置，为了防止严重事故的出现，需要进行细致分析。
1.3高架快速路匝道的作用和要求
随着车辆的不断增加和车型的不断丰富，人们对交通道路行驶的要求越来越高。作为转向交通的立交匝道，空间上的特殊性起到了车流转换有效性、连接无障碍性的作用，消除了道路拥挤，节省了部分道路重新修建的问题[3]。高架快速路缓解了城市内部的交通压力，缩短了城市中点与点的到达时间。对每个城市经济的发展起到了巨大的推动作用，同时，也给匝道结构设计提出了更高的要求，用心设计，精心计算，做到使用年限更长，保证在一定期间内不出现质量问题，更好地为出行提供便利，推动社会的进步。根据高架快速路结构的特点，应既能满足正常的使用要求，又能使整体结构进行下降，高度的提升意味着施工难度的提升和行车高度的增加，也就需要更长的坡度，在行车中无形增加了安全隐患。同时，在保证结构安全和使用性能的基础上，缩短引道桥长度，人们希望现代交通有更短的距离和更快的运行速度，因此，需要选择合适的结构设计类型。
2影响高架快速路匝道上部结构受力的因素
由于匝道结构设计的特殊性，上部结构受力受圆心角、曲率半径、桥梁宽度、支撑方式和某他因素影响。
2.1圆心角的影响
对外伸横梁匝道来说，圆心角的大小会影响桥梁的受力情况。角度较小时，桥梁会受到较小的扭转力，角度在一定范围内受到的力与直线梁桥类似。随着角度的增大，受力情况就会随之改变。角度越大，梁部受到的力会随之增加，纵向弯矩的计算情况就要改变计算公式。
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2.2曲率半径的影响
匝道弯梁桥中曲率半径的改变会影响受力情况，在一些受力特殊的区域还会造成挠度和变形的增加。结构设计应该与实际行车相结合，曲率过大会造成行车中驾驶员一直关注角度的改变，来不及对行车的速度有所掌控。在一定曲率半径下，桥梁的扭转变形不会无限制增加，也不会造成失稳问题。当曲率半径达到一定程度，将会导致扭转变形变大，此时将需要更稳定的设计进行安全支撑，也会造成成本增加。曲率半径的选择应该与桥梁的跨径进行匹配，保证桥梁的弯曲程度合乎规范的要求。根据整个桥梁的线性和桥的位置进行曲率半径的设计，选取最佳值。
2.3桥梁宽度的影响
桥梁宽度决定了行车道的数量，宽度越大行车数也就越多，桥梁上荷载也会增加，上部结构的荷载增加也会造成桥梁中下部基础和桥墩结构设计的改变。当曲率半径一定时，桥面宽度越大对结构设计越不利，较小的桥面宽度不会造成扭转效应。当桥面宽度增加时会发生车辆行使造成的偏心荷载，偏心荷载带来的扭转力需要考虑。
2.4支撑方式的影响
支撑方式不同会造成上部结构内力分布不同，在结构设计中需对支撑方式进行合理选择，避免因支撑方式不合理而对上部结构造成损害。合理的支撑会对上部结构进行限制，桥梁上部结构会在允许的范围内移动。同时，支撑方式也会使受力合理，保证结构的安全。
2.5地震因素在地震
作用下，振动会使桥梁发生较大破坏，尤其在城市当中，城市人口密集，人流量大，发生地震时不容易疏散人群，因此，在地震的设计中要考虑地震产生的破坏。现阶段所进行的抗震设计应充分考虑结构的整体布置情况，在整体结构下进行细部构造设计，有一定的整体性能，同时结构的构件强度都达到要求，保证每个阶段都有抗震能力，因此，应对桥梁结构设计进行特殊的弹塑性变形验算，以满足塑性变形在规定范围之内。
3城市高架快速路匝道结构设计分析
3.1匝道常见病害与分析
匝道弯桥中存在温度变化和荷载效应的改变带来的不良损害，通过对常见病害进行分析，在结构设计中进行加强防范，降低桥梁事故在结构设计出现问题的频率。桥面作为直接承受荷载的部分，常见有骨料外露和坑槽问题，伸缩缝处锚固区出现混凝土横向拉裂问题，有土进入伸缩缝内且部分橡胶条被拉断；桥面栏杆因长时间接受雨水侵蚀和阳光照射，出现钢筋锈蚀和轻度破损；上部结构主梁部分出现竖向裂缝，在梁底有渗水出现；支座位置表现出滑移问题，横向滑移和竖向滑移均有出现，台支座发生剪切变形。对出现的常见问题初步分析，认为是匝道中的车辆超载问题，实际通过的车辆大于设计时的车辆，从而导致梁体发生位移，发生不可恢复的变形；在温度的改变下也会对上部结构不利，伸缩不均匀造成滑移。在结构设计中要加强计算，各项计算都应符合要求，保证达到正常使用年限。
3.2设计要点分析
在结构设计中要考虑到水文、地质等外界条件对结构的要求，也要考虑对环境的保护。匝道的结构选型设计与周围的环境协调配合，充分保护自然资源和环境，体现以人为本的观点。钢筋混凝土连续箱梁中腹板厚度按照线性进行变化，不得随意改变线性；为保证排水，桥面不出现积水，横坡和超高的设置通过主梁进行调整形成；梁的设计要保证扭转刚度，成为良好的受力结构；桥面铺装中保证沥青混凝土厚度，同时设置防水层；对支座和伸缩缝构造按标准进行执行；混凝土耐久性设计，控制最大水灰比和水中碱含量；下部结构基础深度保证不发生失稳要求。
参考文献
[1]何成中.城市快速路高架桥下部结构的设计方法[J].江西建材，2017（6）：153-154.
[2]佚名.城市快速路匝道合流区车道平衡对交通运行影响[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2019，38（4）：100-105.
[3]李伟，陈阳舟，郭宇奇，等.城市快速路网分布式匝道协调控制[J].北京工业大学学报，2017（10）：1535-1544.
[4]佚名.基于ALINEA的城市高架快速路入口匝道控制优化研究[D].西南交通大学，2017.
[5]薛行健，欧阳欢，陈欢，等.匝道布置与设计对快速集散道路通行能力影响[J].铁道科学与工程学报，2017，14（8）：241-246.
论文作者:钱佳作
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/9/29
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