基于連續上跨構筑物的城市干線道路總體設計研究

為了在節約土地利用的前提下實現道路交通的順暢，連續上跨構筑物技術為城市干線道路的規劃和建設提供了一種創新的解決方案。文章通過對西安曲江新區二期南部道路進行系統研究和設計，綜合考慮技術可行性、經濟可行性以及社會接受度等因素，提出一種基于連續上跨構筑物的城市干線道路總體設計方案，以實現道路交通的高效、安全和可持續發展。

連續上跨構筑物；城市干線道路；總體方案；交通效率；可持續發展

U412.37+1A210683

作者簡介：

李振輝（1990—），碩士，工程師，主要從事道路設計工作。

0" 引言

城市干線道路的規劃和建設對于現代城市交通系統的高效運行至關重要［1］。然而，由于土地緊缺和城市發展的需要，傳統的地面道路已經無法滿足日益增長的交通需求。因此，連續上跨構筑物技術作為一種解決方案被提出，通過在城市上方建設道路，實現交通流的順暢與城市土地的節約利用［2］。

在國內外學者的研究中，連續上跨構筑物技術已經得到廣泛應用并取得了顯著的成果［3］。例如，我國的“立交橋上跨小區”工程和美國的“高架公園”項目等，這些案例展示了連續上跨構筑物技術在提高道路通行能力、緩解交通擁堵和優化土地利用等方面的潛力。連續上跨構筑物的結構設計優化也是關注的焦點，以提高構筑物的穩定性和抗震性能［4］。此外，通過模擬不同的交通組織方式、車流分配方案和信號控制策略等，研究人員可以評估不同方案對交通流量、行車速度和排放量等的影響，以提出最優的設計方案［5］。也有研究人員關注道路建設對城市生態系統、空氣質量和噪聲污染等方面的影響，并尋求減少對自然環境不良影響的方法［6］。此外，還需要綜合考慮社會經濟效益和成本效益等因素。

綜上所述，連續上跨構筑物的城市干線道路總體方案設計研究目前處于積極發展的階段，涉及結構設計、交通流優化、環境影響評估和政策指導等多個方面，而針對城市干線道路總體方案設計的研究還相對較少，因此本文對此進行深入探討。

1" 工程概況

依托工程位于西安曲江新區二期南部，是一條東西向主干路。道路西起新開門南路，東至雁翔路，全長1 342.577 m，道路規劃紅線寬50 m（40 m）。目前西康高速公路以西段已建成通車，西康高速公路以東段也基本建成。兩側用地以住宅用地、商業用地、教育用地為主，如圖1所示。

本次設置干線道路為連續跨越現狀城市道路西康高速公路西輔道、現狀西康高速公路和在建西康東輔道三個構筑物而設，跨線橋梁總長438.10 m，橋面引橋段寬度為18 m，跨西康高速公路段主橋南側加寬設置慢行系統專用通道，橋面寬度為22.5 m，全橋采用整幅橋面。

2" 設計難點

該城市干線道路總體設計有以下難點：

（1）城市干線道路與沿線現有道路敷設相接，周邊多為開發建設區，項目鄰近住宅密集區，施工期間交通影響敏感。

（2）西安市重視環保，嚴格要求城市內工程類施工項目做好空氣污染防治工作。

（3）干線道路連續跨越西康高速公路西輔道城市道路、西康高速公路、西康高速公路東輔道城市道路等控制性節點，且跨越的構造物均與線位斜交，西康高速公路西側附近有一南北走向110 kV高壓走廊，離高速公路較近，施工中不能中斷高速公路交通。

基于以上設計難點，在提高城市橋梁結構景觀效果的基礎上，為不影響現狀西康高速公路的正常運營，主跨鋼箱梁采用變截面鋼箱梁頂推工藝施工。

3" 設計理念

從曲江城市路網規劃看，該工程跨越西康高速公路，銜接東西兩側創意大道。據曲江二期路網規劃，該工程屬于城市主干道，具有十分顯著的地位，可極大地改善城市投資環境，提升城市總體功能，對于推進城市發展具有十分重要的意義。在設計時應符合以下三點原則：

（1）符合《西安市總體規劃》和《西安曲江國家級文化產業示范區總體規劃》，滿足交通量增長和發展需求，帶動區域經濟快速發展，具有良好的經濟效益和景觀效果。

（2）道路設計應根據規劃控制紅線，結合道路性質及交通功能，充分考慮現狀道路、沿線地物、規劃情況和工程建設條件，合理調整和布設線位。在盡量不擾動沿線既有道路元素設置、地上地下管線布置以及保護道路兩側建筑物的前提下，合理確定控制標高，充分利用現狀道路，有效降低工程投資。保證滿足道路交通功能的前提下，確定合理的橫斷面型式，以保證市政工程實施的經濟性和可操作性。

（3）道路平交口注意協調與周邊現狀設施的用地關系及用地性質，保證交叉口與路段的順利銜接。

4" 設計標準

（1）道路等級：主干路。

（2）設計速度：主線50 km/h，輔道40 km/h。

（3）路面設計荷載：BZZ-100。

（4）路面抗滑性能指標：路面構造深度TD≥0.5 mm，橫向力系數SFC60≥50。

（5）地震動峰值加速度：0.2 g，抗震設防烈度為8度。

（6）瀝青路面設計使用年限：15年。

（7）凈空高度：西康高速公路≥5.5 m，西康高速公路東、西輔道≥4.5 m。

（8）路床土基回彈模量：主線≥35 MPa，輔道≥30 MPa。

基于連續上跨構筑物的城市干線道路總體設計研究/李振輝，尹治軍，張" 昕，王小東，孫宏亮

5" 總體設計

本次設計為現狀道路改造，現狀西康高速公路兩側創意大道已建成，本次設計設置跨線橋一座，以上跨的形式通過西康高速公路及兩側市政道路，以增加曲江新區二期境內跨越西康高速公路的通道（圖2）。主線橋南側設置人行及非機動車天橋，便于行人及非機動車跨越西康高速公路。主線雙向四車道，地面輔道雙向四車道，西康高速公路西輔道、東輔道交叉口利用橋下空間設置交叉口渠化段增加車道數。為配合主線橋梁、擋土墻工程等的設計，本次設計對現狀道路地下雨水、污水等管線進行改遷設計。

5.1" 平面設計

本次設計道路依據規劃局提供的坐標定線，根據規劃線位及斷面進行平面布置。道路西起新開門南路，東至雁翔路，全長1 342.577 m，全線為一直線。

本次設計主線上跨西康高速公路及西輔道、東輔道，主線兩側各設置9.5 m寬輔道。地面輔道與西康高速公路西輔道、東輔道形成平面丁字交叉。

為便于行人及非機動車同時跨越西康高速公路，本次設計在跨西康高速公路主線橋南側設置行人及非機動車道橋，兩端通過設置在西康高速公路西輔道、東輔道交叉口南側綠帶內的坡道橋將行人、非機動車引至地面，跨越節點設計效果見圖3所示。

5.2" 縱斷面設計

該工程縱斷面設計參照現狀道路地面高程，以西康高速公路凈空高度要求為控制，同時滿足路面排水要求進行設計。因現狀高壓線低點處與高速公路路面間高差為12.81 m，考慮到上跨箱梁自身高度因素，無法同時滿足高速公路凈空要求（≥5.5 m）與高壓線垂直距離要求（≥7 m），因此本次縱斷面設計按照高壓線落地考慮。

5.3" 橫斷面設計

按照主線上跨部分雙向四車道、地面輔道部分雙向四車道考慮，主要上跨道路橫斷面形式為

上跨西康高速公路主線橋段（見圖4）：主線橋寬18 m（中間安全隔離帶寬0.5 m，兩側車行道各寬8.25 m，兩側防撞護欄各寬0.5 m），南側行人及非機動車道橋寬4.5 m。

6" 路基設計

結合工程地質、水文地質、地理位置、氣象條件等，對比分析挖除換填、強夯等兩種處治方式，結合項目實際情況，選擇強夯法作為處治方案，要求壓實度必須符合主干路規范標準。路基施工完成后必須對路床頂面彎沉進行檢測，以地基壓縮模量、濕陷系數、承載力特征值為評價指標對該方法的處治效果予以驗證［7］。

7nbsp; 路面設計

路面設計以雙輪組單軸載100 kN（BZZ-100）為標準軸載，交通等級按重交通控制，車行道采用瀝青混凝土路面，設計使用年限15年。

8" 關鍵節點

該項目連續三次跨越西康高速公路西輔道城市道路、西康高速公路、西康東輔道城市道路構筑物，設計道路線位與構筑物均為斜交，跨越構筑物段橋梁上部分布有高壓走廊（三排高壓線，110 kV），且高速公路兩側城市道路慢行系統需連續，施工過程中高速公路交通不能中斷，條件復雜。

該項目橋跨自西向東依次為（2×30 m）+（3×30 m）+（38.4 m+38.4 m+67.5 m+51.7 m）+（3×30 m），除第三聯跨西康高速公路西輔道、西康高速公路、西康高速公路東輔道段主橋采用變截面鋼箱連續梁外，其余三聯均采用等截面預應力混凝土連續箱梁，第三聯鋼箱梁段采用頂推法施工，其余各聯均采用支架現澆施工。下部結構均采用圓端形實體墩，輕型橋臺，鉆孔樁基礎，橋墩與主線橋斜交布置，且通過結構穩定性計算。

該項目第三聯上部結構采用（38.4+38.4+67.5+51.7）m變截面鋼箱梁，梁底采用二次拋物線變高：邊支點梁高1.7 m，中支點梁高2.8 m。

鋼箱梁寬度22.5 m，采用單箱五室斷面，直腹板。橫隔板標準間距均為2.0 m，支點附近箱室內部局部加密。底板厚20 mm（墩頂處加厚到25 mm），頂板厚18 mm（墩頂處加厚到25 mm），頂底板“T”形加勁肋厚14 mm，翼緣及腹板板肋厚16 mm。

下部結構橋墩采用墩頂外擴雙柱式方墩，鋼筋混凝土實心墩。

為提高城市橋梁結構的景觀效果，本次第三聯鋼箱梁采用變截面鋼箱梁。為不影響現狀西康高速公路的正常運營，主跨鋼箱梁采用變截面鋼箱梁頂推工藝施工。

由于橋梁在西康高速公路西側35 m左右附近有一南北走向110 kV高壓走廊，離高速公路較近的一排高壓線塔，水平距離約21 m，高壓線最低點距離橋面為4.09 m，不滿足規范要求，第三聯鋼梁施工前應聯系相關部門進行高壓線落地處理。

9" 方案預測和評估

此次交通預測采用國際通用的四步驟預測法（見圖5），運用Trans CAD軟件計算分析。通過對研究區域內的城市規劃資料、人口道路交通系統的調查研究，劃分交通分區，并據此建立數字道路網模型和數學分析模型。在城市土地使用規劃的基礎上估算交通出行生成量；采用美國聯邦公路局開發的雙約束重力模型進行收斂計算，獲得分區間的交通分布量；通過交通方式選擇的Logit模型，得到機動車的出行量；采用容量限制-多路徑概率分配法進行均衡分配計算，得到擬建項目影響區域內的細部交通流分布狀況，用以對研究區域內規劃路網進行測試與評估。

本次規劃通過對目標年高峰時段的規劃路網進行配流分析，確定交通量空間分布狀況，以及由此對區域路網交通運行的影響狀況進行評估。通過圖6可知，該項目為東西向主要通道，該項目應用后可以提高道路的通行能力，減少交通堵塞，改善通行條件，并且可以增加城市空間利用效率。此外，連續上跨構筑物的結構相對簡單，建設周期短，維護成本低且易于管理，其可以成為城市的標志性建筑物之一，提升城市的形象和吸引力。

10" 結語

該項目于2021年6月開工，連續三次跨越西康高速公路西輔道城市道路、西康高速公路、西康東輔道城市道路構筑物，極大優化了城市東西區的快速立體交通體系，可以拉動城市各區板塊融合發展，并推動城市交通格局高快一體化發展。通過方案預測和評估，驗證了基于連續上跨構筑物的城市干線道路總體方案的可行性和優越性。設計方案在提高交通效率、減少交通擁堵、提升行車安全性和改善城市空間利用等方面取得了顯著效果。

通過對該方案規劃和設計施工階段的研究和探討，盡最大可能降低了對城市交通和環境的不利影響，提出了一種新的解決方案，能夠有效應對城市交通和土地緊缺的挑戰。設計方案在實際應用中具有可行性和可持續發展的潛力，為未來城市交通規劃和建設提供了有益的參考。

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20240310