高速公路支线道路上跨设计方法探讨

发布时间：2022-10-04 09:29 热度：

高速公路支线道路上跨设计方法探讨

陶露露 郑绍锋
摘要：支线上跨作为高速公路上的重要构造物和人造景观，应力求与主线交角合适、线形流畅、桥梁造型美观、结构新颖、同时又能兼顾利用原有道路系统，做到经济美观。依托沿海（连盐通）高速公路支线上跨设计过程中的实践经验，力图通过其中总结的心得体会，在支线上跨设计方面作一些新的探讨。
关键词：高速公路 支线上跨 特点

1、引言
近几年来，在高速公路设计过程中，设计人员已开始意识到高速公路建设给环境带来的负面效应，注意在公路规划设计和建设施工的同时进行科学而有效的环境影响评价。因此，在公路建设时期，注重对公路本体的构建以及保护自然环境的同时，如何更好地进行合理开发优美的人工环境景观，做到人工自然与大自然的完美和谐与统一，是摆在公路建设者面前的重要任务之一。
高速公路上不同的建筑类型对景观的要求也有所侧重，支线上跨作为分离式立体交叉的一种，往往由于数量较多，被交叉道路等级较低，而经常会被忽视，造成生搬硬套、线形生硬、桥梁部分结构形式单一枯燥、道路部分也没有充分利用原被交路进行处理从而形成浪费。其实支线上跨不仅对于沟通地方道路起着至关重要的作用，还给驾乘人员最直接的视觉冲击力，无论其设计线形、交叉角度、桥梁结构形式都会影响美感，它更强调桥梁景观的地标作用，与周围环境的融合。一个与主线交角合适、线形流畅、桥梁匀称和谐新颖、同时又能兼顾利用原有道路系统的支线上跨具有较强的经济性和美观性，是我们追求的目标。

2、支线上跨的特点及设计要点
2.1. 支线上跨的特点

支线上跨是随着道路等级的提高，避免平面交叉相互干扰而日趋广泛使用的支线跨越主线的一种结构物，是保证高速公路正常运行、对高速公路景观和自然环境协调有影响的结构物。它的首要功能及任务就是完成高速公路两旁车辆人员的联系，由于它是跨越高速公路的构造物，因此有别于其它构造物的特点。它的特点如下：
道路部分
支线上跨的设置应符合满足公路网和道路网规划的要求，以保证高速公路交通流的畅通。在其设置上，不仅要考虑每个支线上跨个体的位置、形式，还要综合考虑整个路网立体交叉设置的协调性与一致性。
相交道路的等级、功能、性质是设置支线上跨的基础条件，要对涉及支线上跨的行人、车辆交通组织、交通流量分布进行充分调查，对道路标准、功能等级、路幅宽度、路面功能划分、荷载标准、车速等影响因素充分了解。
支线上跨是高速公路中分离式立体交叉的一种，它对于控制最小填土高度有着重要作用，虽然规范上并没有对其设置间距作出硬性规定，但设计人员要根据项目区域内路网中路线的等级和结点的重要性，从平面、纵断面两方面综合考虑确定支线上跨的合理间距，使整条高速公路上的交通量分配协调。通常视觉的最佳赏景距离为景高的2.5~3倍，加上视觉停留和恢复需要时间，要对行使车辆产生良好的视觉效果，上跨桥的间距宜在350米以上。
支线上跨的设置除考虑路线总体走向与被交叉道路的特性外，还要考虑沿线各个城区的远景发展规划及景观设计要求，充分征求和采纳地方政府的意见，做到具体问题具体分析。
2）桥梁部分
支线上跨桥有桥梁结构的一切特点，但由于它的使用目的不是跨越山川河流，而有自身的特点：
跨径不大，支线桥跨越高速公路，要求下部施工简单，上部制造安装方便。
注重驾驶员视觉上安全感及乘客舒适感。使驾驶员对眼前的跨线桥在视觉上不会产生有道路突然狭窄的反映，乘客不会有别扭和不快的感觉。
跨线桥的造型必须明确地表达力的传递以给人力感，并能反映出时代气息。
从视觉的角度，由于高速公路上车辆高速行驶，驾乘人员对桥梁结构形态的认识和感受在很大程度上来源于远观的大体轮廓。造型的重点是从形和色等大的方面给人清晰、简洁的视觉印象，细部过多的装饰是无需的。
具有适当造景功能，成为引人注目的构筑物。高速公路景观空间自然性强，围合性弱，视域宽广，支线上跨桥具有很强的导向性。上跨桥梁景观成为标榜区域独特性、唯一性的象征，成为该地域的标志性建筑。

2.2. 支线上跨的设计要点

高速公路设计要考虑“在一个大的系统中进行设计，对设计内涵的表达形式越来越呈多样化”，要提高高速公路的品牌效应，进行特色设计是必要的。支线上跨是个很好的切入点，进行系列化设计是一个新思路。支线上跨系列化设计是指高速公路线形选定后，应根据两侧的地形、地貌、地质、水文等条件和服务区设置要求合理地设计景观节点，形成有序的景观序列，对支线上跨不同结构类型桥梁采用统一而又有变化的设计形式，使这些支线上跨与整条高速公路及地方道路和谐融洽地形成一个系列体系。
支线上跨的设计要点：
道路部分
主要公路的平、纵面线形应保持直捷、顺适；两相交公路不得因增设分离式立交而使平、纵面线形过于弯曲、起伏。
两相交公路以正交或接近正交为宜，且交叉附近平面线形宜为直线或不设超高的大半径曲线。
被交公路的线形、线位应充分利用。充分考虑地方道路的具体功能和地方政府的具体要求，当交叉角过小或原线形技术指标过低时，应采用改线方案。
被交公路的等级、路基宽度、桥梁净宽、净高及车辆荷载等级等技术指标，应按被交路现状或已批准的规划公路等级设计。
分离式立交跨线桥的桥面雨水应通过管道引至桥下公路的排水沟，不得散排于桥下公路路面。桥下公路的排水宜充分结合老路的排水系统采用自流排水。
桥梁部分
结构上要注重桥梁的安全要求、美观特性和运营效果，必要时要采用特殊设计或典型设计；要根据上跨桥桥址的地形、地貌、地质条件和景观要求，选择适合的桥型方案及比较方案，同时对桥梁的附属部分如防撞护栏、搭板、泄水孔和伸缩缝等也要给予足够的重视。
满足被交叉道路的净空标准，结合桥头地质情况综合考虑灌溉、排涝及地方出行的要求进行桥跨布置。
根据高速公路沿线城市或名胜区发展的文脉、生态、景观和旅游特点，改变桥梁单体设计的习惯思想，树立桥型系列化设计理念，不仅要考虑桥梁与其环境的关系，还要考虑桥梁与桥梁之间的关系。考虑到乘客沿高速公路行驶的特点，增强桥梁自身的系统性，重视各座桥梁的有机联系，进行桥型系列化设计。
支线上跨高速公路，很容易引起乘客的注意，所以要努力追求为整条道路增色，但又要融于自然景观当中，作为自然环境的一部分，起到点缀高速公路景观的作用。

3、支线上跨的设计原则：
支线上跨线位设计时，必须考虑到未来道路的改建拓宽的可能性，预留好相应的工程条件。
等级较高的支线不改变道路的交角，或正或斜，不宜斜桥正修，给人一种阻塞、压抑和紧张的感觉。
跨线桥的长度和布孔必须满足主要公路的建筑限界、视距和对前方公路识别、通视的要求。
跨线桥下主要公路中间带较宽或为四车道以上高速公路，在中间带设置中墩时，墩的两侧必须设置防撞护栏并留有护栏缓冲变形的余地。不宜在局部范围内改变中间带宽度而使行车道扭曲。
跨线桥下主要公路附有以侧分带分离的慢车道、集散车道、附加车道、非机动车道时，可在侧分带上设置桥墩。当侧分带较窄时，应在桥墩前后一定范围内加宽，并宜在右方作变宽过渡。
跨线桥前方主要公路有出、入口或平面交叉时，跨线桥应增设供通视用辅助桥孔；主要公路为曲线时，应满足载重汽车停车视距要求。
根据上跨桥桥址的地形、地貌、地质条件和景观要求，选择适合的桥型方案及比较方案：如线路两侧为高地，跨线桥布设间距长，宜视峡谷的开合度选择下承式拱桥或悬索桥；对于地质条件良好、坚硬岩石的挖方段，可采用上承式悬链线拱桥、中承式钢管混凝土拱桥、刚架拱、斜腿刚构桥等承压式结构；若视线较通透，对外围景观产生影响，则要综合考虑远景效果；若在地质条件不好、软土地基的填方路段，可以采用下承式钢管混凝土拱桥、斜拉板桥、变截面预应力混凝土箱梁桥等。
在同一条高速公路上的支线上跨，如果相隔有一定距离，桥型宜多样化、推陈出新、每处上跨桥必须有其自身特点，但要注意在总体风格、尺度上有一定的统一。
跨线桥或跨线结构物相邻很近时，在保持基本风格一致的基础上，还要求在驾乘时不产生繁杂紊乱感，并起到变景的效果。结构物并列时，要求建筑高度和形式一致，跨径分布和桥墩也应协调统一。
支线上跨附近有特殊设计的主线桥和匝道桥时，支线桥梁造型应与其统一考虑设计，保持风格一致。
根据桥址地形，采用“融合于环境之中”或“突出于环境之上”的处理手法，实现浑然一体或众星捧月的不同协调效果。除与自然景观协调一致外，还应充分考虑到跨线桥周围地区的人文、历史等因素对桥型选择的影响，注重桥梁的个性和特色，使支线上跨桥散发个性魅力。
尽可能地创造条件顾及地方和群众的利益，合理配置公路空间资源，保护公路生态环境，合理控制桥梁规模，符合走可持续发展道路的原则。

4、以沿海高速为例探讨支线上跨设计方法
沿海（连盐通）高速公路全长320公里，途经江苏省沿海三个省辖市连云港、盐城、南通。设计时围绕着“建设沿海绿色通道”和“打造连盐通人文走廊”两个建设主题，着眼于营造自然和谐的景观效果，突出“以人为本”的设计理念。力图将其打造成为代表21世纪初江苏交通现代化水平的又一品牌工程和展现我省沿海风情的绿色新干线。
如此高标准的要求意味着设计人员仅用以往的思维模式进行设计显然是不够的，必须在过去积累的经验的基础上拓展思路，花大力气出新主意、想新办法。
沿海高速公路全线共设置了34座支线上跨，其中连盐段15座，盐通段19座，每座在地形、地貌、地质条件、路网规划及人文环境上都有各自的特殊性，从而为设计者提供了广阔的发挥空间。笔者在该高速公路支线上跨设计过程中对平纵横方案的反复、边沟形式及排水方案的确定、桥型方案特别是需特殊设计的景观桥方案的拟定等设计过程颇有感触，现做如下总结：

4.1. 重视支线上跨方案比选
支线上跨是高速公路的一个重要组成部分，由于其组成要素的多元化，与地方道路联系的紧密性，特别是在路线方案设计中同时要考虑到上跨桥的具体结构形式，从而造成了其设计方案的多样化。
方案设计是路网规划完成后的进一步实施，也是下一步详细设计的具体依据，最终目的是要为详细设计提供最优、最合理的方案。支线上跨不仅对于沟通地方道路起着至关重要的作用，还给驾乘人员最直接的视觉冲击力，特别是在日益重视环保、景观、可持续发展的今天，因此我们必须重视支线上跨方案比选，其中包括道路平纵横方案和桥梁结构形式方案两方面。
如何首先做到不遗漏方案，就必须熟悉各种方案形式的特点及适用性，根据现场条件多推敲、多思考，再根据该处支线上跨的整体条件、功能要求、工程投资、景观需要选出最合理、最经济的方案。
沿海高速每一座支线上跨路线及桥梁方案的最终确定都经历了多次反复的过程，有时不仅做定性比较还做定量比较，力争方案最合理、最经济、最美观。
4.2. 加强支线上跨总体设计
由于支线上跨设计最大的特点是与地方道路联系紧密，设计之前一定要与地方政府充分沟通，了解他们的远期规划和特殊需求，因此设计中不可避免会遇到需要具体问题具体分析，特殊设计之处，如连盐高速公路多处支线上跨都设置了引道、平交口以满足地方道路便捷通畅的功能（如图1：缪港农汽支线上跨、图2：横港农汽支线上跨）；同时应重视路线、路基路面、桥梁各专业之间的沟通协调，如在平面、纵断面、横断面设计时要考虑到桥梁结构形式、桥梁长度、边沟形式、排水方案（如图3：利用老路边沟）等；如被交路等级较高又需设置平交口还应做好平交口渠化设计和平交口路面排水等工作，加强支线上跨的总体设计。

图1：缪港农汽支线上跨
图2：横港农汽支线上跨


图3：利用老路边沟

4.3. 合理取用技术指标
要设计出整体线形优美，行驶完全顺畅，桥梁结构合理、造型新颖的支线上跨，除应满足路线桥梁规范的要求外，各项指标的取定和谐调是非常重要的。在给定条件下如何合理取用技术指标，不仅决定支线上跨的整体美观、工程规模，更重要是决定了支线上跨整体功能的发挥。
因此，线形设计中交叉角度、平曲线半径、缓和曲线参数、竖曲线半径、纵坡的取用，起终点与老路在平纵上的衔接匹配，桥梁设计中规模的控制、桥长桥宽跨度的确定、桥梁结构形式及造型的选用等均应慎重选择，其中尤其要注重结合整体景观设计要求。

4.4. 注重桥梁景观创意设计
桥型选择与周边环境协调统一是桥梁规划设计成功与否的关键。根据地形、地势、交通需求、桥梁对当地的造景作用及其经济性有针对性的选择桥型，使之线条简洁明快、轻巧纤细、连续流畅，具有秩序感和韵律感；短间距跨线桥由于在视觉和景观上相互联系、相互影响，有较强的组合性，所以还要考虑桥与桥之间的连续性，使高速运动着的驾乘人员在瞬间的一瞥中得到明确又连贯的印象。
创意设计则又对设计人员提出了更高的要求，要充分了解跨线桥周围地区的人文、历史、风俗，根据桥址地形，展开想象，采用“融合于环境之中”或“突出于环境之上”的处理手法，灵活运用桥梁造型，实现浑然一体或众星捧月的不同协调效果。
沿海高速公路所经区域属滨海平原，沿线具有丰富的旅游资源，如连云港花果山风景区、盐城国家级珍禽（如丹顶鹤）自然保护区、南通狼山风景区等。支线上跨都是处在沿线区域的节点上进行设置的，它们对区域形象的塑造肩负有义不容辞的责任。我们在盐城境内设计了以“鹤舞白裟”为主题的子母塔不对称扇形单索面斜拉桥（如图4）、在东台境内设计了以“旭日东升”为主题的提篮拱方式拱桥（如图5）、在南通境内设计了以“江鸥腾飞”为主题的海鸥式下承式拱桥（如图6）、另大多数支线上跨采用的等截面或变截面连续梁桥，远视则给人以轻巧通透、柔和优美、简洁大方的印象。

图4：鹤舞白裟

图5：旭日东升

图6：江鸥腾飞
5、结语
支线上跨设计是高等级公路设计中的重要组成部分，一个技术先进、经济节约、功能齐全、布局合理、桥型优美、景观协调的支线上跨在整条高速公路中起着画龙点睛的作用。本文根据沿海高速公路支线上跨设计的经验和实际效果谈了些心得，希望和各位同仁共同探讨。

参考文献
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