京沈高速公路

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1、京沈高速公路京沈离速公路（北京段K16+50。一市界）立交及桥梁选型卢士东徐君（北京市公路局公路设计研究院）摘要本文详细论述了京沈高速公路（北京段）立交及桥梁选型的原则.技术标准，介绍了几座大型立交及桥梁的特点。关键词立交桥梁选型一、概述京沈高速公路（北京段）是交通部公路网规划中的国道主干线之一，是九五 期间国家重点工程项目，也是北京市总体规划中的一条主要对外放射线。它西起东 四环左安东路，经朝阳区南磨坊乡.王四营乡双桥乡，通州区台湖乡.张家湾镇、 郎府乡.西集镇，在香河大沙务村南与河北段相接，全长39. 7公里。工程自一九九 八年七月开工，历时一年零两个月，于一九九九年九月顺利竣工通车。它的

2、建成为 我市又增加了一条向东的主要放射线，并与京津塘高速公路相呼应，对北京.天津 及沿线其它地区社会经济和交通运输地发展，对加强东北和华北地区的经济联系起 着重要地作用。北京市公路局公路设计研究院承担了京沈高速公路（北京段K16+500市 界） 23.2公里的设计任务，在该段内，京沈高速公路与公路二环高速公路、京津公路. 通香公路.张家湾铁路专用线等重要公路、铁路相交，并跨越北运河、凉水河等重 要河流。本段相应的立交及桥梁选型工作尤为重要，共设置互通式立交4座，分离 式立交9座，铁路立交1座，大桥-特大桥3座，跨线桥及通 道桥24座。在这些结 构物的设计过程中，我们做了大量细致的工作，进行了周

3、密地比选，最终确定了适 宜的方案。在解决功能与造价、安全与美观等矛盾方面取得了一些宝贵的经验和教 训。、技术标准依据首规委、交通部对工程可行性研究报告和初步设计的批复及交通部颁布的 规范确定本次设计的技术标准如下：K京沈高速公路主线计算行车速度：120公里/小时；路基宽度：34.5米（三上三下，其中行车道宽3- 75米，硬路肩宽3- 0米，中央 隔离带宽3.0米，路缘带宽0.75米，土路肩宽0. 75米）。2、立交匝道设计车速：50 80公里/小时；匝道宽度：单向& 5米，双向15. 5米；最小平曲线半径：50 80米；最大纵坡：3. 87%o3. 桥梁设计荷载：主线桥汽车-超20级，挂车-1

4、20。支线桥汽车-20级，挂车-100o洪水频率：百年一遇。地震烈度：8度。三、立交选型本次立交选型严格遵照立交性质决定立交形式的原则。依据相交道路的等级及 交通量确定立交的等级和性质，再依据立交的等级和性质，结合具体的地形.地物 选择立交的形式并确定各种技术指标。这样选型结果能分清主次，尤其是将枢纽性 质立交与服务性质立交严格区分，使各种立交各尽所能，最大限度地发挥其作用。 下面介绍几种不同性质的立交选型。1 枢纽性质的立交（1）公路二环立交公路二环是北京市最外层的高速环路，在北京市的路网规划中占有重要的地位， 一方面它作为北京市各郊区县城镇间的重要联系纽带，另一方面它还是截流、疏导过 境交

5、通的主要通道，而且由于它与进出北京市的各主要放射线均相交，它还具有均衡 放射线、强化路网的整体性和应变性功能。现状公路二环黄村至马驹桥段于1990年 建成一级公路，本段（马驹桥-通县段）按规划为三上三下六车道高速公路，近期按两 上两下四车道修建。交通量见图lo根据以上条件，首先从两条相交道路的等级和性质来分析，京沈公路和公路二 环均为高速公路，设计车速均为120公里/小时，可以确定该立交为一级立交，其性 质为大型的交通枢纽。从交通量分析，到2019年，最大的转换交通量可达14725辆 /日，亦说明了该立交的枢纽性质。依据这样的性质，我们对规划提出的三个方案（见图24）进行了比选，首先排除了苜蓿

6、叶形立交（图2）,因为苜蓿叶形立交虽然交通组织可行.工程量较小.修建简单，节二罗%但很明显它的交织段很难适应后期交通量地增长，不适合作为一种枢纽性质立交，而且这种形式立交修建收费站如三刁/将大大增加占地和费用。而对于全定向立交（图3），虽然从交通组织上讲，定向/匝道可以提供舒适.快捷的行车条件，满足枢纽性质立枷/交的要求，但从经济上讲，该立交共有四，-层，占地面积大，桥梁长度长，造价相当高，对于京沈路的投资规模来说，并不是最可取的。而第三个方案则是前两个方案的折衷，虽然并未完全摆脱*交织，但提供了两 条定向匝道，立交 只有两层，无论从 交通组织还是从经 济上都分别较前两 ft（立方来A MHL

7、-MW*/)S1OT446MIM/84AftMX丹60374/44个方案有一定的可取之处，所以我们将其作为初步设计的方案之一。X但这 一立交形式也有不如人意之处，一方面它没有完全摆脱 交织，另一方面它的两条半定向匝道设置的目的并不明Y*0ttJB确，从交通量分布图上可以看出，未来交通量分布比较 大的方向为北京至通县和沈阳至马驹桥两个方向，但这两条匝道并未就此设置。针对以上存在的问题，我们作了进一步地改进，提Bi出了一个半定向涡轮形方案（图5），从图中可以看出，北京至通县及沈阳至马驹桥 方向均设置了半定向匝道，而两条环形匝道设置在对角线上，并且整个立交仍为两 层。对于改进前后的两个立交我们作了一

8、下比较，见表1由表1可知，从经济方面讲，两者各有利弊，改良苜蓿叶形占地要小一些，对 于节省土地资源有利，但在工程造价方面，改良苜蓿叶形工程造价要大于半定向涡 轮形，尤其是改良苜蓿叶形中的北京至通县的高架桥，连跨两条道路，净空高、跨 度大，造价高且施工不易。所以总体的经济评价半定向涡轮形要好于改良苜蓿叶 形。再从交通组织方面看，半定向涡轮形则明显优于改良苜蓿叶形，半定向涡轮形 交通组织明确.出口单一、造型简洁明快，并摒弃了交织。而从两条路相交成65度的情况看，正适合安排环形匝道，占地相对减少且形式对 称美观，所以我们最终选定半定向涡轮形为公路二环立交的形式。京津公路立交京津公路即103国道，是北

9、京通往天津的国家一线干线公路，自八王坟起经北 苑环岛、土桥、郭县至市界（觅子店），全长44公里，路基宽度23米，路面宽度 20米。该路是由京通快速路至通县后至天津，京沈公路建成以后，可分流部分去天津的车辆，距离缩短且可缓解京匚x通路的压力，具体交通量分布如图6。根据相交道路等级和交通量分析，京津八*二y公路作为国家一级干线公路，设计时速为J-100公里/小时，远景转换交通量可达12416-辆/日，该立交等级应为一级，立交性质为交通枢纽，所以在此应设一座级别较高 的全互通立交，但标准要比公路二环立交低。另外，该立交所处的地形条件比较特 殊，京津公路在立交处距北运河仅百米，京津公路路堤又是北运河的

10、防浪墙，如此 一来，跨河桥与跨线桥连在一起，使立交桥的净空大于要求的5米净空，所以立交 匝道布设时几乎不可能将匝道出入设在京津公路以东的京沈公路上，因为如果将 匝道设在路东，路基填土较高，桥梁又长，而且纵坡很大，不经济且会给司机造成 一种不安全感。据此，我们做了两个方案进行比较。推荐方案为双喇 叭 形，作为解决集中收费的最佳方案， 双喇叭形立交已为大家所接 受。本次：. :依据交通量及出入口匝道的不同要求r设置成如图7所示，匝 道上跨主线及被交线，另外，收费站设置在西北象限，可减小匝道长度 和占地面积。比较I方案为两个单喇叭型（图8）,此方案是由于地形条件限肌制而采取的，两方案具体比较如表2:

11、土方U值1X)1&110/7139 “43434mi2* 2从部分经济指标来看，两者占地相当，推荐方案土方较少但桥梁面积较多,荐方案收费站只设一处，而比较方案设置两处，从近期的投资和将来的管理讲，推 荐方案要优于比较方案。而在交通组织方面，双喇叭形出入口单一明确，而且有跨 线桥作提醒，司机容易识别，优点突出。两个单喇叭形在交通组织方面则稍显不 足，尤其在被交线上，出入口多且有交织，行驶条件不好。我们最终选取双喇叭形 作为京津立交的形式。但在具体施工时采用了分期修建的方法，本期只修建了京沈 路上的一个喇叭，而京津公路上的喇叭待远期交通量增大时再修建。2、服务性质的立交-郎府立交和西和路立交郎府立

12、交是由杜陈路和京沈路相交而成，杜陈路是由通乡路的杜柳颗村至陈弟的区间路，为三级公路，现状交通屋不大，为2301辆/日。西集立交是西和路与京沈路相交而成，西和路是由西集通向和合站的三级公 路，现状道路的交通量为3096辆/日，按照规划将改建成二级公路。由两条道路的性质可以看出，无论改建成二级路与否，两条道路都主要是服务 于地方交通，因此两座立交的性质就应该以服务的功能为主导，即这两座立交的出 入口性质就比较明显，所以立交的设置只要能满足地方交通的出入即可。粕m这两种形式在交通组织方面对主路都比较顺畅，尤其是 菱形立交，完全符合出入口的性质，对于出入高速 公路 的车辆都比较方便，但在施工图阶段，考

13、虑到后 期收费 管理及运营的费用，这两座立交我们选择单喇叭形。3、分离式立交及通道在方案的选型过程中，我们考虑过部分苜蓿叶形和菱形，如（图9、图10）本次设计共设分离式立交9处，通道14座。分离式立交及通道设置是在保证主路总体平纵配合良好 的情况下，主要依据经济及方便地方交通的原则，在主线上跨 和下穿均可的情况下，采取较经济的方案。在支路两侧村庄距主路较近时，考虑非机动车出行较多，在净空要求不高的情况下，般采取主线上 跨。以太平庄分离式立交为例，两侧村庄相距较远，支线可上可下，但由于 地方上有大型农机具要求过路，主线上跨要求净空不小于4 5米，进行经济比较 后，主线上跨比支线上跨多填方10万方

14、，故最终采取支线上跨方案。四.桥梁结构选型在满足使用功能的前提下，因地制宜地选择桥梁结构形式，做到技术先进.经济合理.安全可靠、轻巧美观、方便施工。这样先后选择了五种各具特色的桥梁 结构形式，体现了时代的特点，丰富了北京的桥梁结构。K北运河特大桥-V型连续刚构桥北运河特大桥位于京沈高速公路K26+42. 88处，跨越北运河。北运河属海河 水系，为京杭大运河的源头，是北京东南方向的主要排灌河道，河宽1345米，常水 位主河道宽120米，设计流量2262立方米/秒，设计水位20. 23米，根据 规划及水利部门的要求，在众多方案的基础上，对主桥提出了三个桥型方案，f B w 1“ “HIMM I H

15、MU*iKM 如表3:如图12。引桥则采用30米预应力混凝土简支T梁 连续桥 面,各方案 技术指标方案一：V型连续刚构桥桥型新颖美观，V撑减少主跨跨度，使断面尺寸减少，造 价较低。方案二：双薄壁墩刚构结构轻巧，受力合理，造价居中。方案三：中承式钢拱桥桥型美观，但结构较复杂，其对基础要求较高，施工难度较大，造价较高。经技术.经济综合比较并报主管部门批准，确定采用V型连续刚构方案。在施工图 设计阶段，为降低造价，对初部设计又进行了优化，并作了以下4点调整： 取消桥上连续停车带，桥宽由34. 5米减为30米。 主跨跨径由100米减为78米，相应边跨跨径由60米减为42米。 引桥跨径组成由6 X 30

16、+24 X 30调整为8 X 25+33 X 25。总桥长由于水利部门的要求即由1113米增加到1189米.增加了 76米。2.轻巧美观的立交匝道桥一独柱弯桥和斜腿刚架桥结合地形、地物，配合道路线形情况因地制宜地选择了以下两种桥型：独柱 弯桥该桥位于公路二环立交匝道上，上跨公路二环高速公路，匝道平曲线半径R =150米，与公路二环斜交，交角55度，跨径较大，因此选择了独柱支撑现浇预应 力混凝土曲线箱型连续梁桥。跨径布置为24+3X30+24米，梁高1.4米，桥宽& 5 米，单箱单室，桥墩直径1.4米，基础为双排钻孔灌注桩，桩径1.2 米，桥台为肋板式桥台。(2)斜腿刚架桥该桥位于京沈高速公路K

17、34+964. 46处，上跨京沈高速公路，上部结构为预 应力混凝土斜腿刚架，斜腿倾角为45度，跨径布置为24+35+24米，梁高1 4 a et r米，桥宽10米，单箱双室，基础为双排钻孔灌注桩，桩径1.5米，如图13。3、线型流畅、快速施工的京津立交桥-俩.混 凝土组合梁桥R9 13京津立交主桥位于乐沈高速公路ffl HK26+8& 88处，上跨京津公路，与京津公路斜交，交角38度，为减少施工过程 中对交通的干扰，上部结构选择了跨度较大的变截 面钢、混凝土组合梁，跨径布置为35+50+35米， 梁高1.4 2. 5米，桥宽30米，横断面形式为4箱 单室，下部结构桥墩为矩型独柱墩加预应力混凝土

18、 盖梁，基础为双排钻孔灌注桩，桩径1.5米，如图 14,钢箱梁分5段。4、简捷明快的跨线、跨河桥-简支梁、板桥对于数量较多的分离式立交跨线桥及跨河桥，为方便施工，降低造价，结构种 类不宜太多，结构形式尽量简单，跨径布置要标准化、统一化，经过分析-比较， 我们选择了两种结构形式。(1)预制安装预应力混凝土简支T梁桥该种结构具有结构简单.施工方便.工厂化预制、工期短，造价低等优点，其广泛应 用于分离式立交跨线桥及跨河桥中o根据所跨越的道路或铁路的净空要求，跨径布 置选择4X25米。下部结构桥墩采用直径1.5米圆形独柱墩加预应力混凝土盖梁， 基础采用双排钻孔灌注桩，也可选择不等跨布置，两边孔可适当减

19、小，但不能太 小，以免梁高差异过大，线条不连续，各部尺寸比例不协调。如按边孔20米计， 可节省造价约20万元。从满足使用功能的角度，选择两孔即可，但桥台势必做成 体积庞大的U型桥台和双排桩基础，材料用量指标很大，既不经济，效果又不好。 所以统一取4孔等跨布置，既经济合理，又视线开阔，效果很好。预制安装预应力混凝土空心板桥板式结构与相同跨径梁式结构相比，结构高度可以降低30 50厘米，比较适合于 支路下穿的中小跨径通道桥中，可以减少路基填土高度，改善纵断线形，降低造 价。根据支路的性质及规划等级，分别选择了标准跨径7米、10米、13米三种。 下部结构为钢筋混凝土 U型框架。五、结束语、百年大计，

20、质量第一，对于基础建设工程来说，质量就是生命，而对于一个 合格的道路设计来说，它的质量首先体现在立交、桥梁的选型上，所以我们花费很 大的精力在先期基础调查上，经过多次讨论，最终确定了立交及桥梁的形式。经过 本次京沈路的设计，我们觉得可以总结出以下几点经验和教训。K在立交选型上，总的原则和思路是正确的，BP：根据道路等级和交通量决定 立交的性质，并由立交的性质来确定立交的形式；立交总体布局.规模和数量既满 足目前使用要求，又照顾到了将来发展。2.在桥梁选型上，充分体现简洁.流畅、协调.明快的特点，无论从总体布局还 是局部处理，既突出了重点，又照顾了一般，结构形式要较丰富多彩，以避免以往 桥梁设计千篇一律的弊端。3立交及桥梁设计标准.技术指标运用合理，根据具体情况因地制宜，灵活处 理技术与经济的矛盾，作到经济与技术的统一。4、公路二环半定向涡轮式立交.北运河主桥V型连续刚构是立交及桥梁设计中 的杰作，具有可圈可点之处。5. 公路二环立交匝道收费站设置破坏了整个立交景观，降低了匝道功能。通 道桥下部结构U型框架根据地质情况要认真分析.对比，并加以改进。