城市道路高架桥的设计分析论文

时间：2022-04-30 19:34:32 建筑学毕业论文我要投稿

城市道路高架桥的设计分析论文

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城市道路高架桥的设计分析论文

　　城市道路高架桥的设计分析论文篇1

　　摘要：高架桥几乎成为现代城市交通不可缺少一部分，高架桥的建设的也是城市交通建设水平提高的重要表现。高架桥建设设计不但利于城市疏散交通，更利于城市经济发展，交通是吸引外资的重要条件，但是对高架桥进行设计时，应该具有一定的前瞻性，避免后期改进维修。本文主要通过对城市道路高架桥建设计的必要性的介绍，进而探讨了其设计对策，希望有所借鉴。

　　关键词：高架桥；城市道路；设计分析

　　我国有些城市高架桥是其交通道路的主体，而有些城市也正在全面展开高架桥的建设工作，以此解决城市交通拥堵等问题，城市高架桥能够对大流量的车辆进行有效的分流，此外，城市用地越来越少，尤其是一些地面基础设施已经建设完成的城市，再修建地面交通，有些不现实，因此建设高架桥意义重大，能够减少对城市土地的使用，更能够提升道路的服务水平。

　　1、城市道路高架桥建设设计的必要性

　　高架桥是城市道路的重要组成部分，是现代城市交通发展的标志。现代城市交通正在向着综合化、立体化的方向发展，而高架桥是实现这一发展目标的前提条件。城市道路高架桥建设设计的必要性，除了此点外，还主要体现在以下几点：

　　首先，能够有效的缓解交通，现代城市交通拥堵问题异常严重，地面道路已经无法满足其城市发展需求，因此现代城市都将交通发展重点放在高架桥上，高架桥的重要的特点在于疏散车流，减少道路拥堵时间，进而为城市居民上、下班的用时；其次，能够有效的缓解城市用地与城市人口之间产生的激烈矛盾。我国城市化进程越来越快，而城市化最明显的标志就是城市人口数的增加，虽然这为城市建设带来了积极的影响，但是城市土地资源却随着城市化的进展而呈现出紧缺的趋势，而城市交通建设需要大量的土地，这无疑加重了两者之间的矛盾，但是高架桥的建设设计却可以缓解两者之间的矛盾，因为高架桥所占用的城市土地比较少，同时也能够起到疏散交通的作用，因此城市道路建设中重点建设高架桥很有必要；再次，高架桥的建设更利于规划交通，以使城市交通形成一个完成的体系，因为高架桥一般都会横穿整个街道，甚至是整个城市，城市道路规划部门完全可以以此为几点，向外扩散交通直线，以使地面交通以及地下交通能够形成一个相互配合的城市交通体系，更可以减少信号灯的设置，对于中远距离的交通流发挥着更快速的功能；最后，更利于城市交通管理，不可否认的是，现阶段我国的城市交通管理系统不够科学合理，很多方面需要进一步强化以及改进，尤其是在城市交通拥堵高峰期，更是难以解决的问题，有些匝道的设计不是合理，使得发生“上桥的上不去，下桥的下不来”的现象。所以更深入，更完善的设计具有重要意义。

　　2、城市道路高架桥的'建设设计对策

　　2.1 做好规划工作

　　城市道路高架桥建设设计既需要考虑城市目前的交通情况，还需要考虑城市财政情况，同时还需要我国目前的高架桥设计水平，但是设计的前提，应该是城市道路交通部门已经做好了预先的规划，在规划方案的指导下进行设计才不会偏离设计的初衷。高架桥建设规划方案不仅要具有一定的针对性，还应该有一定的前瞻性，依据目前的城市交通发展现状，而能够预测到未来的城市交通的发展情况，从而为高架桥的长期使用打下基础。目前我国很多城市的高架桥不得不改造，这不仅需要大量的人力物力的支持，同时还需要一定的改造成本，有些高架桥甚至阻碍了城市交通的发展，这需要是因为在最初设计时，相关人员没有对未来进行预测。

　　2.2 城市高架桥方案设计

　　城市高架桥的设计是需要根据实际情况来进行的，城市高架桥建设条件是不同的，而且形式也是多种多样的，这些都需要与地面道路的形式相结合城市高架桥设计井没有统一的模式，方案的选择也没有任何规则。

　　因此，下面仅谈一下设计原则：首先，设计应方案设计前要详细了解道路的现状和平交口位置以及总体规划，要充分的考虑到地形地质、地下管线以及交通流量、道路等级等因素，在这些因素充分考虑的基础上进行设计；第二，通过对以上因素进行分析之后，设计人员还要做到统筹兼顾、保证交通线路的顺畅、方便，满足交通功能需求；第三，设计人员需要保证采用先进的桥梁技术，施工时要尽量避兔施工对城市交通的影响同时，做好桥下空间的设计，做到桥墩设计要合理，桥梁跨度要合适；最后，城市高架桥方案设计要尽量做到节约资金、减少投资，同时也要尽量少占土地，满足实际交通需求。

　　2.3 桥梁跨径与桥梁结构型式选择

　　常规情况下，较为经济合理的高架桥跨径应该在25-30m左右高架桥梁的梁高随跨径增大而增加，为了保证下穿车道的净空要求，势必要增加桥面的设计标高，这样就直接增加了高架桥的投资、扩大了立交的占地面积，而且立交造型较差。跨径过小的话，则会导致高架桥墩过多，使得高架桥景观显得极为不美观，而且还不利于高架桥的交通组织桥梁结构型式在保证结构安全、可靠、耐久的前提下，设计应充分考虑结构的经济性、合理性和先进性，且易于施工，施工期间能够合理组织地面交通桥型设计应同时兼顾简洁、美观的外部造型目前，桥梁结构一般采用预应力混凝土连续箱梁桥该桥型技术成熟，跨越能力大，经济合理但预应力混凝土连续箱梁通常采用满堂支架施工，施工周期较长，施工期间对交通的影响较大。对于跨越大平交口，在跨径35m-60m之间可以采用钢箱梁桥，但造价相对混凝土箱梁较高。

　　3、结束语

　　综上所述，可知对城市道路高架桥的建设设计进行简答的介绍有一定的积极意义，首先，能够让城市居民认识到城市高架桥存在的价值，同时也能够让城市交通部门为城市道路规划提供参考，但是作为工程师，需要预先了解城市交通现有的情况，做好规划工作，还要根据城市的实际情况，多方面考虑，这些都是高架桥建设得以顺利进行的基础条件，也是确保建设设计质量的前提。

　　4、参考文献：

　　[1]王盛集.新时期城市立交桥设计研究[J].城市建筑，2014(2).

　　[2]陈建华.城市高架桥桥型方案研究[J].公路，2013(7).

　　[3]钱劭彦.对城市高架桥的一些看法[J].城市道桥与防洪，1996(11).

　　城市道路高架桥的设计分析论文篇2

　　摘要：根据广州地铁四号线、五号线、六号线的设计及国内轨道交通高架桥设计的工程现状，探讨了城市轨道交通高架桥在选型上应考虑的因素、发展方向，给出了广州地铁六号线东延段投标桥梁选型的参考性方案。

　　关键词：轨道交通；高架桥；桥梁选型

　　高架桥作为地铁的一种线路敷设方式，由于工程造价较低、施工速度快、适应线路线型的能力强，因此在国内外的地铁建设中发展很快。在国外，如新加坡、荷兰、法国等地的地铁中都存在高架区段，国内北京、上海、天津、南京等城市也采用了部分高架线路。广州市正在实施的地铁二八号线、三号线、四号线、五号线、六号线也都有部分区段采用了高架桥。这充分说明了只要条件许可，设计处理得当，地铁高架桥也会象城市立交桥一样被人们所接受，认可。

　　1、轨道交通高架桥的特点

　　(1)长且平：短着几百米，长着二三十公里；处于城市之中，除与地下的交接的过渡段起伏较大外，其它区段相对比较平顺。

　　(2)窄：不象市政城市桥梁，动辄十几米二十几米宽，轨道交通高架桥单线桥5米左右宽，双线也不过9.5米宽。

　　(3)要求高：为了满足乘客舒适性的要求，大多都设计为无缝线路，桥墩要求的线刚度较大，使得桥墩体量上要比一般市政桥梁大。同时对基础的沉降要求较高。

　　基于以上轨道交通高架桥的特点，能否把桥设计的简洁、明快、实用、大方、与周边和谐则成为轨道交通高架桥设计的难点。

　　2、国内城市轨道高架桥的现状

　　就标准段高架桥来说，根据国内北京、上海、南京、广州几座城市已建成和正在建设的轨道交通高架桥来看，跨度上从25米、30米、35米都有，以30米为多，体系上简支梁、连续梁、连续刚构，以简支梁居多，截面型式有整体箱梁、小箱梁、Ｔ梁、槽形梁、鱼腹梁、蝙蝠梁、脊梁等，以整体箱梁居多，施工方法上来说，有支架现浇、整孔吊装、节段拼装等。

　　3、城市轨道交通高架桥选型考虑的几个因素

　　3.1 景观因素

　　作为地面建筑，轨道交通高架桥不仅仅要满足轨道交通的各种功能，同时也影响着每一个穿行其下的人的视线和感官，处理得当，它就是一处静止中流动，流动中静止的风景线，受益着人们，也愉悦着人们；处理不好，它就是一堵墙，给人以沉重感、压抑感。城市轨道高架桥长、窄、平的特点，而且穿行在高楼林立的城市之中，笔者认为，在城区标准段，宜使桥梁造型柔和，色彩暗淡，弱化其视觉效果，使之从属于城市环境，不宜将城市的着眼点过多吸引在高架桥上，造型上应以简洁为原则，可以采用融和法和消去法等一些手法，尽量减弱对城市景观及拥堵的城市空间有着强烈的压迫和割裂作用的影响。而在跨河及城郊视野开阔地段，宜采用有力度感和色彩鲜艳一些的造型，体现其一方特色。

　　人的视线特点：人眼的水平视角为30°～40°(正常中央视角区域)，人眼的余光视角可达150°左右，但是超过正常视角以外的两侧余光视角范围内，人眼辨认物体形状的能力减弱而只能凭感觉去感知物体的大致外轮廓。人眼的垂直视角在-15°～60°左右，根据上海某大学作的桥高与跨度的美学分析认为：当墩高与跨度的比例在1：2.5～3时，比例是比较优美的，人的感觉是稳定的。高跨比越大，给人的感觉越不稳定，高跨比越小，则压抑感越强。

　　3.2 经济因素

　　城市轨道高架桥在经济上应节约高效。经济指标是确定高架桥选型的主要因素之一。它通常最主要是在纵向上限制桥梁跨长，这也是桥梁在美观上受到限制的一个因素。经济指标一般具体体现在以下几方面。

　　(1)经济跨度。经济跨度一般与地质情况和规模化生产有关。如地质条件好，桥高普遍比较低，可以采用较小的跨度，而如果地质条件差，桥高普遍比较高，则下部费用会大大增加，则宜采用较大的跨度，以减小综合费用。如对于上海，经济跨度在30ｍ左右；而西安则为25ｍ左右。

　　(2)结构体系。简支结构受力明确，在轨道交通高架桥中运用比较普遍，但景观效果差。结合城市轨道长的特点，采用连续结构要比简支结构经济。但连续结构受力较简支结构复杂，施工影响环境、影响交通、施工工期较长制约着连续结构作为标准段桥梁选型的推广，目前基本只在小半径曲线地段、跨河跨路地段采用，如能解决好施工，则有很好的发展前景。如3×30ｍ连续箱梁结构约比3孔30ｍ简支梁结构价格低5%～10%。

　　(3)梁型。通常梁型越美观，造价也越高。目前国内采用的梁部结构形式有槽形梁、下承式脊梁、Ｔ梁、板梁和箱梁等，从统计看箱梁占到了80%以上。墩台基础除应有足够的强度和稳定性，避免在荷载作用下的过大位移外，其造型应能使上下部结构协调一致，轻巧美观，与城市环境和谐、匀称。墩台选型一般服从梁部形式，此外，也受占地、道路、通视等的限制。通常有：Ｔ形墩、倒梯形墩、Ｙ形墩、单柱墩、双柱墩等基本形式及其变型施工方法。城市轨道高架桥施工应力求先进、快速。现阶段国内高架桥通常采用的施工方法有：满堂支架现浇、移动支架现浇、整孔吊装、节段拼装等。目前，我国城市轨道高架桥主要采用满堂支架现浇的施工方法。这主要是根据我国施工单位存在许多诸如运输、架设设备等方面问题尚未解决，无法采用预制吊装法施工。比如，对于跨度为30ｍ的简支箱梁，每孔重双线约320ｔ，单线约150ｔ。从国内近几年的发展来看，工厂化、规模化生产是桥梁建设的趋势。解决好施工，工程费用会大大降低。

　　在时速达250ｋｍ/ｈ的秦沈客运专线的建设中，铁路系统已在1999年研究成功了ＭＺ32移动模架造桥机、ＪＱ600型架桥机和450ｔ胎式箱梁运输车等专用设备以及相关施工工艺和方法，最大可架设重量达600ｔ。相信，随着城市轨道交通的发展，这些设备和方法迟早也会转向我国城市轨道高架桥的建设方面。

　　4、广州地铁六号线东延段投标桥梁选型的参考性方案

　　广州是我国华南地区的经济文化中心，同时又是世界知名的国际化大都市，对建筑物的景观要求较高。结合广州地铁六号线东延段走行在天源路和广汕公路的中央分隔带上的特点，推出4 30预应力鱼腹梁的双薄壁连续刚构，节段拼装的施工方法作为推荐方案，基于以下几点理由。

　　(1)鱼腹箱梁的闭合薄壁截面刚度大，整体受力性能好，适宜直桥、斜桥、弯桥、异形梁桥。箱梁顶、底板具有较大的面积，通过适当配筋，可有效地抵抗正负弯矩，适用连续梁结构形式。具有良好的动力性能，收缩变形数值小。

　　(2)鱼腹箱梁截面外形平顺，底面平滑光洁，线条流畅，景观效果好。

　　(3)鱼腹箱梁在跨度上适用性强，便于同一条线路上减少桥梁类型。

　　(4)易于处理与桥墩的连接和造型的协调。

　　(5)全线正线皆为双线桥，断面统一，便于工厂化、规模化生产，质量易于保证，经济指标将会大幅下降；同时节段拼装的施工方法，可以大大缩短工期。

　　(6)采用连续刚构的结构体系，纵向刚度为组合刚度，可以大大减小桥墩结构尺寸。

　　(7)结合广州地铁六号线首期工程高架桥三角形箱梁断面需布设大量体外束的特点(目前国内还没有成批量运用体外束的工程实例，特别是轨道交通，另外国内没有现行的体外束的规范沿用，需参照国外规范)鱼腹箱梁只布设体内束即可。

　　(8)双薄壁矩形桥墩，易于处理两联梁交接处桥墩与上部结构的衔接，可以作到全线不设支座，减少后期维护费用。同时合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩。

　　(9)30米的跨度与平均墩高13米比例协调，视觉效果较好。

　　5、对城市轨道交通高架桥选型的建议

　　随着新材料，新工艺的不断开发运用，城市轨道交通高架桥工厂化，规模化生产是一个发展方向。今后需抓紧大吨位运输、吊装设备的研制和开发，并提出相应的施工工艺，以降低造价。并建议尽早出台体外预应力及节段拼装等相关的规范。

　　6、参考文献：

　　[1] ＧＢ50157-2003地铁设计规范

　　[2] 铁建设[2003]13号京沪高速铁路设计暂行规定ＪＴＪ004-89

　　[3] 桥梁美学

　　城市道路高架桥的设计分析论文篇3

　　摘要：论述了城市轨道交通高架桥选择的主要影响因素，对常用的高架桥的桥式方案，桥梁的上部结构及下部结构的选型进行了详细论述，为进行城市轨道交通高架桥的设计提供了参考依据。

　　关键词：城市轨道交通，高架桥，上部结构，下部结构

　　随着城市化进程加快和城市人口增加，城市交通状况日益恶化，因此我国加快了城市轨道交通的建设。城市轨道交通主要有地铁系统和轻轨系统，目前，国内已经在十几个城市开始了轨道交通工程建设项目，并已在北京、上海、广州、深圳、重庆、南京、武汉、大连、天津等城市开通了城市轨道交通运营。众所周知，地铁的建设成本很高，地铁的地下线造价达到8000元/㎡~10000元/㎡，而高架线的造价一般为3000元/㎡左右。另外，高架线路能充分利用城市空间，节约城市宝贵用地，建设周期相对较短。因此，高架桥在城市轨道交通中被广泛采用。高架桥的选型，是桥梁工程师在进行设计时的首要工作。现就城市轨道交通高架桥选型方面谈一些看法。

　　1、高架桥选择的主要影响因素

　　1.1 高架桥与景观影响

　　1)高架桥的结构形式必须根据周边环境，按照桥梁美学的理念，采用合理的线形和高宽比、高跨比。

　　2)通过景观设计，提高高架桥与城市景观的协调性。

　　1.2 高架桥与环境影响

　　1)在人口密集区考虑采用槽形梁，可有效降低列车运行时的噪声影响；基础采用桩基础可以减小振动向远距离的传播；采用抗振动性能好的板式支座能减小列车运行时产生的振动噪音。

　　2)在线路中间设置T型隔声屏，线路两侧设倒L式隔声屏，在噪声敏感地段的线路两侧或单侧设置大型折板式隔声屏，可以达到很好的降噪效果。

　　2、高架桥桥式方案比选

　　1) 简支梁结构简单，受力明确，对地基的适应性比较强，当地基发生局部均匀沉降时可以通过调整支座高度或支承垫石标高等方法来恢复桥面标高。

　　2)简支梁的设计与施工经验比较成熟，能适应现浇、整孔预制吊装、节段预制拼装等多种施工方法。梁体的制造便于工厂化、标准化，安装架设方便，有利于缩短工期，减少轨道交通建设对周围环境的影响。

　　3)简支梁桥建成后维护作业相对简单方便，有利于线路保持良好的运营状态。

　　3、高架桥上部结构选型

　　3.1 箱梁

　　目前，国内外大多数城市轨道交通高架桥的梁部都采用箱梁。箱梁具有以下优点：

　　1)箱梁的桥梁建筑高度适中，外观简洁、美观，线型流畅，景观效果比较好。

　　2)具有闭合薄壁截面，抗扭刚度大，整体受力性能好，动力稳定性好，用料较省。箱梁顶板和底板都具有较大的面积，能有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求。尤其是在偏心荷载作用下，箱梁的整体受力情况较T梁有利。

　　3) 箱梁有嵌固在梁上的悬臂板，悬臂板的长度可以在一定范围内变化，而且腹板的间距也能放大，因此箱梁能适应变宽截面，在区间直线段、曲线段及折返线等处均可采用，便于统一同一条线路的梁型。

　　4)箱梁的适用范围比较广，可用于简支梁体系和连续梁体系，能适用于各种跨度，各种墩形。设计与施工经验成熟，能满足标准化和现代化的施工要求。

　　3.2 槽型梁

　　槽型梁是一种下承式结构，在国内应用很少，在美国有工程实例。槽型梁有以下优点：

　　1)桥梁建筑高度低，便于城市道路间立体交叉，适用于净空控制且有特殊跨越要求的地段。由于梁高比较低，能压低线路标高，节约总投资。

　　2)两侧腹板能隔绝部分轮轨运行时产生的噪音，达到类似声屏障的作用，减少车辆的噪声影响。

　　3)断面综合利用率比较高，主梁上翼缘可兼做检修及旅客紧急疏散通道，在车站内部可以作为站台宽度使用，下部空间可布置通信、信号、电力电缆等管线，桥梁的整体景观效果比较好。

　　4)槽型梁两侧主梁可防止脱轨车辆倾覆下落，给行车安全提供了可靠的保证。但槽型梁造价较高，设计、施工经验比较少，而且施工难度大，工期长，施工时对周边环境的影响比较大。

　　3.3 空心板梁

　　空心板梁曾应用于深圳的铁路高架桥，主要有以下优点：

　　1)桥梁建筑高度较低，自重轻，受力清晰。设计、施工经验相当成熟，适合于整孔预制，施工进度快。

　　2)空心板梁适宜在高架线路道岔区采用。在高架道岔区，线路走向及道岔布置的方式多样，结构受力情况比较复杂，采用整体预应力混凝土空心板梁，有利于结构整体受力，有利于灵活调整道岔的布设位置，同时能提高结构满足线路和道岔布设造成异形结构的适应性。

　　但空心板梁的缺点也很明显：

　　1)板梁若采用预制安装，各片板梁间铰接，横向连接不强，使用时容易引起桥面开裂。

　　2)由于板梁的梁高比较低，相应刚度较小，预应力度大则容易上拱，预应力度小则容易下挠，梁部后期收缩徐变较大，不利于轨道交通线路轨道调高要求。

　　3.4 下承式脊梁

　　下承式脊梁在我国的城市轨道交通高架桥中尚无应用。其主要特点有：

　　1)桥梁建筑高度即为挑臂板的厚度，高度低，不受跨度改变的影响，有利于线路专业的选线。

　　2)可以综合利用各种构造，提高结构的利用率。如脊梁、边梁可防噪，脊梁顶可用做检修通道等。

　　3)可采用预制杆件拼装施工，进度快，受干扰少，但设计、施工经验少。

　　3.5 T梁

　　T型梁在我国的普通铁路桥中广泛运用，主要优点有：

　　1)结构简单，用料省，受力明确，其抗弯性能好，设计、施工经验成熟。

　　2)主梁预制方便，吊装重量轻，施工方便，且构件容易修复或更换。但T梁的建筑高度高，在线路标高受限的区段不宜使用，而且美观性差，在铰接处整体受力性差。

　　4、高架桥下部结构选型

　　4.1 单柱式墩

　　4.1.1 方柱式T墩

　　适用于T梁，板梁和槽形梁等，应用于箱梁时一般为一线一箱的分离式箱梁。墩柱上设托盘，可以减少墩柱的尺寸，受力简单、结构简洁、施工简单。但由于造型较普通，上下部过渡段有转折，城市景观效果较差。

　　4.1.2 板式T型墩

　　适用于箱梁、T梁、板梁和脊梁等各种梁型。板式T型墩在景观上得到很大的改善，墩柱上部设圆弧倒角曲线顺接，与上部梁体线条的流畅一致，减少视觉错位感。墩四周设圆弧倒角，增加了结构线条的柔和性，适当消除了混凝土构件的凝重感。

　　4.1.3 板式Y型桥墩

　　适用于T梁、箱梁、板梁和槽型梁等各种梁型。采用独柱板式桥墩，上部采用Y型双墩支撑，结构受力得到改善，用料较省，造型艺术化，外观较好。墩柱表面进行雕塑化处理，能充分改善土建结构的景观效果，达到美化城市环境的目的。适用于线间距比较大的地段，横向盖梁能用于支撑线间距较大的梁。

　　4.2 双柱式墩

　　双柱式桥墩适用于T梁、箱梁、板梁和槽型梁等各种梁形。多用于线间距比较大、多线或出岔地段。墩柱较纤细，多根并列，承载能力好，稳定性较强。桩可以是铅直的或斜置的，墩柱顶部可以通过曲线处理使上下部平顺连接。但双柱式桥墩在斜向视点会感觉墩柱较多，造型显得不够简洁，形成局部零乱的不良景观效果。

　　4.3 刚架墩

　　刚架墩宽度大(横桥方向)而厚度小；它的外观立面可呈门形、倒L型和梯形等。刚架墩的受力比较复杂，必须配置普通钢筋或预应力钢筋，钢筋用量比较大。在控制地段桥梁跨越道路或建筑物时，可根据实际情况结合城市景观要求采用刚架墩。

　　5、结语

　　在进行城市轨道交通高架桥设计时，首先应该考虑对景观的影响，在考虑结构自身的构造要求及强度要求的同时，应注重桥梁的艺术造型，把对结构的美化设计放在突出位置，尽量与周边环境统一协调，融为一体。结构造型与各部位尺寸比例应相互协调，梁体结构舒展流畅，讲究其线型，下部构造简洁轻巧，通透性好，使高架桥成为城市的一道靓丽风景线。

　　6、参考文献：

　　[1]裘伯永.桥梁工程[M].北京：中国铁道出版社，2001.

　　[2]姚亚茹.城市轨道交通高架区间桥梁形式比选与经济比较[J].铁路工程造价管理，2006(10)：40-44.

　　[3]余凤翔.城市轨道交通高架桥选型的探讨[J].铁道工程学报，2001(8)：66-68.

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