關(guān)于交通擁塞對橋梁結(jié)構(gòu)的影響及組織優(yōu)化分析

任小成

（長沙市實驗中學(xué) 湖南長沙 410000）

橋梁在城市交通系統(tǒng)中有重要作用，但城市交通擁塞現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，使橋梁承受荷載大幅增加，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)加速老化，并出現(xiàn)諸多早期病害。因此，有必要在掌握路段交通情況的基礎(chǔ)上，通過有效的組織優(yōu)化與調(diào)整，緩解交通擁塞，起到間接保護橋梁結(jié)構(gòu)，延長使用壽命的作用。

1 交通調(diào)查

1.1 道路條件

東塘白沙立交橋為連接城北和城南的重要通道，橋面布置雙向二車道。該橋直接跨越勞動路，平行跨于韶山路之上，韶山路為當(dāng)?shù)亟煌ㄖ髀?，途徑商業(yè)街、火車站等，車流量巨大。該橋由北往南向的接線和兩處路口發(fā)生相交，橋頭和1#路口之間的距離在50m左右，兩處路口間的距離在100m左右。其中，1#路口由信號燈進行控制，2#路口為長沙市工人文化宮出入口，由于這兩個出口較接近，加上勞動西路上韶山南路的車輛較多，致使橋梁接路口處行車壓力激增，增大了該橋行車壓力。早高峰時間段，因橋頭南信號燈控制，使大量車輛不得不在橋上長時間排隊等待，排隊車龍可以一直延伸到橋北再到韶山北主干路上，甚至影響了勞動路上的行車。

1.2 交通流量

在課余時間對該路段交通流量實施調(diào)查。調(diào)查結(jié)果為：小客車占比60%；中、大客車占比40%。從現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果可知，每日早高峰時間段，橋梁右幅幾乎堵滿車輛，尤其是大型公交車輛比較多。

1.3 橋梁結(jié)構(gòu)受到的影響

該橋為鋼筋混凝土簡支箱梁橋。橋梁所接道路為市政主干路，總寬20m。該路段交通擁塞現(xiàn)象主要會對橋梁造成以下影響：

（1）變形不斷累積且結(jié)構(gòu)疲勞速度加快，導(dǎo)致橋面板產(chǎn)生裂縫。

（2）高峰時間段，橋面車流集中，使偏載系數(shù)變大，導(dǎo)致箱梁外側(cè)腹板受到嚴(yán)重影響，造成腹板開裂。

（3）梁體受損，實際承載能力逐漸下降，縮短橋梁結(jié)構(gòu)使用壽命。

結(jié)合現(xiàn)有調(diào)查結(jié)果，按高峰時間段橋梁所受行車荷載對梁體受力進行分析驗算。結(jié)果顯示，因高峰時間段行車荷載較大，且存在偏載現(xiàn)象，所以橋梁中墩頂板及邊跨頂板均產(chǎn)生一定拉應(yīng)力，最大可以達(dá)到2.28MPa，已經(jīng)超過規(guī)范值（1.855MPa）[1]。除此之外，由于通過橋梁的車流含有較多的站滿乘客的大型公交車，所以實際荷載可能更大，故梁所受影響更為嚴(yán)重或不利。

2 組織優(yōu)化設(shè)計

2.1 交通組織與交通信號配時設(shè)計

2.1.1 交通組織設(shè)計

路口按照道路等級、線形、走向、交叉口范圍及實際流量實施優(yōu)化設(shè)計。具體方案為：將1#路口優(yōu)化為直行到和右側(cè)道同時進出，將其作為橋梁交通有效緩沖；2#路口按渠化交通進行設(shè)計并增設(shè)人行道與信號燈。

2.1.2 交通信號配時設(shè)計

以路口渠化交通總體設(shè)計方案為依據(jù)，結(jié)合前期調(diào)查工作取得的各項數(shù)據(jù)，開展交通信號配時方面的優(yōu)化設(shè)計與科學(xué)調(diào)整。具體包含以下內(nèi)容：相位、相序、周期等。

2.2 仿真分析

2.2.1 仿真結(jié)果

對上述優(yōu)化方案進行仿真，以判斷方案是否有效、可行。因仿真路段和橋梁直接連接，橋上排隊車龍較長是造成橋梁結(jié)構(gòu)受損的主要原因，所以將橋梁相交路口車流延誤及路口處車輛排隊長度作為綜合評價指標(biāo)[2]。

仿真結(jié)果為：1#路口與橋梁橋頭之間的道路，車輛平均時速提高82%，從最初的16.2km/h提升至30.1km/h；上述道路路口交通延誤平均41s/車，相比優(yōu)化設(shè)計前減少26s/車；2#路口交通延誤平均47s/車，相比優(yōu)化設(shè)計前減少24s/車，且服務(wù)水平也從最初的D級變?yōu)镃級；橋南段排隊車龍長度約320m，相比優(yōu)化設(shè)計前減小92m，如表1所示。

表1 橋西段排隊車龍長度變化

2.2.2 結(jié)果分析

以上述仿真結(jié)果為依據(jù)，將縮短橋南排隊車龍長度與減少路段交通延誤為根本目標(biāo)，通過對比確定最優(yōu)組織設(shè)計方案。

（1）經(jīng)渠化交通設(shè)計的路口，不僅實際的交通秩序得到了有效改善，單位時間內(nèi)的通行效率大幅提升，而且服務(wù)水平也從最初的D級變?yōu)镃級。具體來看，1#路口服務(wù)水平從最初的E級變?yōu)镈級別；2#路口服務(wù)水平從最初的D級變?yōu)镃級。

（2）通過對2#路口相位的合理化減少，同時和1#路口之間形成科學(xué)的協(xié)調(diào)控制機制，從本質(zhì)上縮短了橋南排隊車龍長度，有效減輕了橋梁所受荷載。

2.3 配套管理措施

為充分發(fā)揮優(yōu)化方案重要作用，不僅要在實際情況中按照方案要求作出相應(yīng)整改，還要在交通管理方面采取正確有效的配套管理措施[3]。根據(jù)路段調(diào)查研究結(jié)果，現(xiàn)提出以下可行的管理措施：①在適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置清晰醒目的標(biāo)志標(biāo)線，以此使大車始終行駛在最右側(cè)，從而避免重型荷載在橋面上過度集中，改善橋梁結(jié)構(gòu)受力狀況；②增設(shè)超載檢測裝置對即將駛?cè)霕蛄旱能囕v進行超載檢測，凡超過標(biāo)準(zhǔn)的車輛一律不允許上橋，包括改裝車和超軸載車；③做好橋梁運營日常監(jiān)控，根據(jù)橋梁設(shè)計要求布置應(yīng)變測點，隨時檢測橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變和撓度，并根據(jù)檢測結(jié)果制定有效的整治處理方案，以免橋梁結(jié)構(gòu)受力惡化，引發(fā)安全事故；④高峰時間段內(nèi)應(yīng)限時禁止貨車通行。

3 結(jié)束語

在綜合調(diào)查與分析研究區(qū)路段、橋梁及路口交通組織方式和流量狀況的前提下，明確交通擁塞對研究區(qū)橋梁造成的影響。然后開展組織優(yōu)化設(shè)計工作，同時對交通信號控制方案予以調(diào)整。借助仿真軟件實施優(yōu)化仿真，將縮短橋西排隊車龍長度與減少路段交通延誤為根本目標(biāo)，通過對比確定最優(yōu)組織設(shè)計方案。同時，在交通管理方面采取正確有效的配套管理措施。通過這樣的處理，能在不影響路段正常通行的基礎(chǔ)上，改善交通擁塞，并減小其對橋梁結(jié)構(gòu)造成的不利影響。

[1]吳 鵬，吳燕蘭.大跨度橋梁設(shè)計要點與優(yōu)化策略[J].交通世界，2017（32）：96～97.

[2]陳艾榮，常成.漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化法在橋梁找型中的應(yīng)用[J].同濟大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012（01）：8～13.

[3]祝彥知，程楠.基于多級改進模糊積分模型的橋梁結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化[J].系統(tǒng)工程，2014（11）：139～143.