高速公路跨线桥的设计美学与经济研究

0 引言

高速公路是全封闭、全互通、至少双向四车道、具有智能收费管理系统的交通载体，也是兼顾国计民生的社会基础工程，因此；高速公路与地方公路之间必不可少的需要设计和建设诸多的跨线桥，形成纵横交叉的交通运输功能，所以高速公路跨线桥是高速公路设计工作的重要组成部分，一个技术先进、功能齐全、布局合理、景观协调、经济节约的跨线桥能够给人们以赏心悦目的感觉和评价，即彰显出跨线桥的美学价值和应用，代表着物质文明程度和先进的科学生产力，高速公路跨线桥的美学设计与最大程度的降低工程造价是设计工作的技术重点。

1 跨线桥的美学设计要点[1]

⑴跨线桥与周围环境相协调一致且融为一体，通过构思设计出跨线桥，桥型还应以沿线建筑的高低、形式、色调相互匹配，同时注重建桥地区的环境特点和安全特征。反应出即代表交通又衬托周围环境的一道风景线，代表着物质文明程度和先进的科学生产力。

⑵桥梁本身各部构造的形象宜简洁纤细和线条流畅，让接触高速公路环境的人们能够瞬间得到明朗的反应与评价，成为即可以代表交通运输功能又能够衬托周围环境的一道风景线。

⑶主体结构受力合理，形式优雅，上下部结构的高度、宽度及跨径具有良好的三维比例，线性简洁明快，给人以轻松的安全感、舒适感和美的享受，具有良好的欣赏价值和技术水准。

⑷根据道路勘测设计原理；桥型布置必须考虑驾驶员以最小的视觉感应，跨线桥的墩、柱、墙等圬工均与行车边线保持合理的距离，避免驾驶员出现视觉原因感觉前方道路变窄和桥下净空小的心里反应导致交通事故，跨线桥的适用性和安全感是设计工作最基本的技术考量，利用现代计算机仿真功能完全可以实现。

⑸设计观点应合理规划经济性和景观性效果，经论证二者相抵触（如跨线桥投资比例小且景观经济贡献多）时；应该倾向以美观设计为主，综合突出建造风格的超前性与技术发展的前瞻性。

2 上部构造采用下承式系杆拱桥设计[1][2][3]

下承式钢管混凝土桥为无推力或推力极小的结构体系，将竖向拉杆称为系杆，其拱肋的截面形式为肋式，对于小跨径（百米左右的跨径）的单管拱肋一般用圆管或圆端型管（腰形管）设计为哑铃式；对于大跨径的拱桥应采用桁架类或箱型梁类，如图1所示，系杆可分为刚性和柔性两类。

⑴下承式钢管混凝土拱桥设计采用柔性系杆和柔性吊杆，通过风撑将拱肋连接成构造整体，因此；需要横支撑具有较小的间距和较大的刚度。若不采用风撑支撑 则需改成刚性系梁或加大拱肋的截面刚度。

下承式系杆拱根据上下部的连拉方式不同可分为两种设计形式：

①上下部之间刚接系杆不参加桥面受力，为纯拉受力杆形式的刚架系杆拱。

②上部结构简支与墩台上系杆即为纵梁，是拱梁组合体系的抗弯拉结构。

图1

⑵系杆拱桥外部属于静定结构体系，内部为3+n(n杆数量)次超静定（超出∑x=0；∑y=0；∑y=0的解）的结构体系，当墩台基础地质条件不良发生沉降而又要保证较大的跨度时；可根据就地条件和使用功能选择设计类型与截面。系杆拱桥分为柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱、刚性系杆刚性拱三种形式，受力特点各有千秋,具有较大跨越能力的

拱桥特点与桥型风格。

图2：土桥台斜腿刚构体系

⑶刚性系杆柔性拱桥：该体系外形有粗大的系杆，系杆与拱的刚度比EI系杆/EI拱肋一般大于1/80；由于按照刚度分配内力，拱肋中承受的弯矩小于系杆，可视为拱肋只是承受轴向压力而系杆即承受拱的推力又承受弯矩属于拉弯而组合的梁式构件。该体系的柔性拱肋以梁（系杆）为主要承重；而且拱肋是通过系杆对梁进行加劲的结构。又因较大尺寸的刚性系杆使立面形状重心下移；支点简支撑刚性系杆在两端，而在各吊点为弹性支撑的大梁其跨度远大于简支梁，建筑高度相对小于相同跨度的连续梁，系杆高度一般取跨径的1/25～1/35，柔性拱部分矢跨比一般取1/5～1/7，拱肋本身截面高度取跨径的1/100～1/200，该条件下的柔性拱肋不会在截面内发生S形失稳变形。通常跨径在100m内的拱肋有足够稳定性。

3 上部构造采用下斜腿刚构桥设计[1][2][3]

该桥梁具有独居的结构简单、受力合理、造价经济、造型美观新颖、线条简洁明朗的之特点，给人以工艺考究及新颖的感觉，大中小跨径均可设计采用，可设计为单孔或多孔跨线桥，目前在高速公路跨线桥设计中设计应用较多，如图2所示的无桥台斜腿刚构跨线桥，同时具有如下特点：

文章来源：《上海经济研究》 网址: http://www.shjjyjzz.cn/qikandaodu/2021/0306/721.html