摘要：本文以國內外公路橋梁設計分析為基礎，對公路橋梁進行了探討，重點分析了橋梁平縱橫技術指標組合構成的幾何線形、行車道寬度及橫向布置、安全設施、環境及其他相關因素等與交通安全的關系，為己建道路橋梁的管理、養護和在建橋梁的設計施工提供技術安全指南。
關鍵詞：公路橋梁，設計，分析研究
Abstract: this article with the domestic and foreign highway bridge design analysis based on the highway bridge is discussed, analyzed the technical indexes and bridge flat constitute the geometry of the linear, the carriageway width and horizontal arrangement, the safety facilities, environment and other related factors and traffic safety, the relationship of road and bridge built for himself the management, conservation and bridge under construction design construction to provide the technology safety guidelines.
Key words: the highway bridge, design, analysis and study
中圖分類號:S611 文獻標識碼：A 文章編號：
國外對橋梁設計強調“3E”，即功效(Efficiency)、經濟(Economy)和優美(Elegance)三要素，這和我國實用、經濟、美觀的原則是一致的。橋梁設計之前，設計師應首先就橋位、橋型方案征求橋位處公眾的意見，并說明橋梁的施工可能會對環境和公眾帶來不便，取得公眾的諒解和支持。避免施工中由于公眾不理解而出現的安全問題。橋型方案的選擇一定要與當地的人文環境協調，使橋梁建成后成為當地一景。橋梁設計能夠在安全美，功能美，結構美，經濟美，視覺美，環境美等方面做到最優的方案。近年來我國橋梁建設取得了長足的進步，但是，我們在設計中對橋梁的美學要求不夠高，缺少建筑師的參與和進行各種比例的多方案比較，留下了不少遺憾。許多纜索承重橋梁的橋塔缺少美學處理，給人以笨拙、呆板和粗糙的感覺。
一、橋梁縱斷面設計
1.1縱坡坡度
1.1.1縱坡坡度上限
縱坡過大，對于保持車輛的合理速度，維持連慣的駕駛狀態有負面影響，從而對安全不利。為從安全角度以確定縱坡上限的取值，本文研究了較大的縱坡與事故的關系，建議避免1.5度以上的縱坡。
1.1.2縱坡坡度下限
最小縱坡是依據排水的需求而確定的，縱坡過小，排水不暢，雨天導致橋面積水，危及車輛安全。以本次研究的數據為基礎，可以得到小于0.5%的縱坡，是較顯著的(雨天)事故多發段，建議多雨地區橋梁除了做好橫向排水設計外，在設計中要盡量避免小于0.5%的縱坡。
1.1.3縱坡坡度推薦值
橋梁縱坡的選定，一般在上下限之間取值，但是具體設計中根據特定的線形組合、特定的環境而確定。橋梁在平曲線里面且設超高的、跨線橋下等特殊的不利于排水的區段，應控制縱坡相對下限有較高取值。在非機動車交通量較大的橋梁上，則可根據實際情況縱坡適當放緩，以不大于2%為宜。
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設計車速(KM/h) |
120 |
100 |
80 |
60 |
40 |
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推薦最大縱坡 |
2 |
3 |
4.5 |
5 |
7 |
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最低車速(km/h) |
60 |
50 |
40 |
30 |
25 |
1.2縱坡坡長
1.2.1最小坡長
縱坡長度過短，出現鋸齒形縱斷面，這種線形使行車頻繁顛簸，甚至可能產業顛簸的疊加與共震，危及安全。視覺上，這種線形使駕車者有路線不連續，線形破碎的感覺。因此，坡長的最小值應予以控制，橋梁最小坡長的規定值可參見下表。
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計算車速(KM/h) |
120 |
100 |
80 |
60 |
40 |
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推薦最短坡長(M) |
300 |
250 |
200 |
150 |
120 |
1.2.2坡長上限
坡長過大，下坡時車輛速度漸增，不利于安全。而坡長對于車輛的影響是與坡度共同作用的。以前分析可知，坡度增加，坡長增加，將共同作用產生疊加效果，帶動區段事故數的增長。
1.3豎曲線
經研究，橋梁上的豎曲線長度要大于5倍的行車速度，安全行車視覺上所需的豎曲線最小半徑和最小長度，橋梁豎曲線指標建議如下表所示。
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設計車速(KM/h) |
120 |
100 |
80 |
60 |
40 |
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凸形豎曲線(M) |
20000 |
16000 |
12000 |
9000 |
6000 |
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凹形豎曲線(M) |
12000 |
10000 |
8000 |
6000 |
2000 |
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豎曲線最小長度(M) |
100 |
85 |
70 |
50 |
35 |
二、平縱線形組合與銜接設計
2.1平面直線與曲線聯接
以往，橋梁設計中由于遷就地形，造成了許多長直線與小半徑曲線銜接，安全分析表明，長直線與小半徑曲線銜接處常常由于車輛慣性的高速行駛，從而引起安全隱患。具體適當的直線長度與銜接曲線的半徑取值，應根據橋梁的設計車速和橋位的地形，確定安全的設計區間。.
2.2彎坡疊加的橋梁
在平面曲線段，同時有縱坡存在，即形成彎坡疊加情況，這是高速公路橋梁中常見的形式。從直觀分析，該種形式是不利于行車的。本文針對彎與坡的組合進行了安全特性研究，首先，利用設計指標求得DC值，再利用經驗公式得到預測事故值。對預測事故值相對較大的區段，可以采取工程改造，增設標志等各種措施減少隱患。
2.3縱坡與平曲線的銜接
長下坡，接小半曲線是有危險傾向的設計，易造成車輛在不自覺的高速情況下駛入平曲線，事故隱患大為增加。
縱坡與平曲線銜接時，坡長越大、坡度越陡、所銜接的平曲線半徑越小，事故發生概率就越大。根據這一規律，可以在橋梁設計中計算具有相同銜接方式的區段，再加以改進。
2.4橋梁上平面曲線與豎曲線的平衡
當橋梁位于小半徑(2000m以下)平曲線上且與豎曲線部分或全部重疊時，應考慮平豎曲線半徑的大小平衡，以利于行車的安全。根據己有的研究成果，綜合考慮安全和成本之后，得到平豎曲線平衡的半徑推薦值，其平曲線半徑RP、對應豎曲線半徑RS見下表。
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RP |
RS |
RP |
RS |
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600 |
10000 |
1100 |
30000 |
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700 |
12000 |
1200 |
40000 |
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800 |
16000 |
1500 |
60000 |
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900 |
20000 |
2000 |
100000 |
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1000 |
25000 |
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三、橋孔布置
3.1通航河流
在通航河流上，橋下通航孔的位置和孔數往往決定橋梁的規模和設計難度。在設計中，要根據船運、筏運的不同特點和要求，充分考慮河床演變所引起的航道變化，將通航孔布設在穩定的航道上，必要時可預留通航孔上。
對于象長江一類的特大型河流，應就通航孔的位置、孔數作專題研究報告并報航道主管部門批準。
3.2流冰及漂浮物河流
位于有封凍及流冰的河段，應首先調查冰厚、冰塊最大尺寸、冰塊的密度、流冰的速度等基礎資料，橋孔布設應充分考慮冰塊的排瀉，橋梁墩臺應設計有破冰和防撞設施。
在有大量飄浮物或有沖積物的河流中，橋孔布設應保證橋梁能順暢渲泄洪水和泥砂。橋梁墩臺的設計應保證遭受撞擊時的安全性。
四、橋面橫向布置
4.1行車道數
根據我國現有公路行車安全營運調查比較，高速公路橋梁采用四個車道比較符合安全經濟的原則。當行車速度為120km/h，交通量超過四車道的飽和交通量時可選擇六車道或八車道，行車速度小于12Okm/h時，采用六車道或八車道須進行技術經濟論證。
二、三級公路基本采用雙車道，四級公路一般采用單車道。二級公路當混合交通量大，可采用兩個快車道和兩個慢車道組成的四個車道。
城市橋梁一般可選擇六車道或八車道，個別采用兩個快車道和兩個慢車道組成的四個車道。交通事故調查表明，不宜采用三車道的斷面布置形式。
4.2行車道寬度
高速公路、一級公路橋梁采用3.75m的車道寬度，四級公路橋梁采用3.5m的車道寬。其余橋梁雙向車道取值建議采用下表：
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設計車速(km /h) |
80 |
60 |
40 |
30 |
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最低車速(km/h) |
45 |
40 |
35 |
18-20 |
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推薦最小雙車道寬度 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
6.0 |
4.3殘疾人通道
對于城市橋梁人行道，要專門考慮殘疾人輪椅車上、下行走的要求。為滿足殘疾人自己推行，則人行道的寬度、坡度要考慮便于殘疾人輪椅上、下走。
五、橋梁安全設施
5.1交通標志
橋梁交通標志設置場所的選擇，首先要考慮到標志的易識別性，標志應設置在容易被發現的地方。其次，要橋梁與接線的幾何線形、交通流量、流向和交通組成，道路沿線的狀況等對標志設置位置的影響。
交通標志的設置應確保行車的安全、快捷的通暢。標志的布設應以完全不熟悉周圍路網的外地司機為對象，使其能夠通過標志的警示和指引安全、快捷地到達目的地。道路交通標志所提供的信息應及時、正確，同時避免信息過載，并對重要的信息給予重復顯示的機會。
交通標志的照明分為內部照明和外部照明兩種，無論是內部照明還是外部照明都要求能夠使交通標志在夜間具有至少150m的視認距離，同時外部照明光源不能給路上司機造成眩光而且其燈具和陰影不能影響標志的認讀。
5.2防眩設施
高速公路上無照明的大橋、高架橋都應設置防眩設施。對于夜間交通量較大和大型車混入率較高的橋梁、豎曲線上對駕駛員有嚴重眩光影響的橋梁、長直線橋梁等也要設置防眩設施。
六、結束語
道路交通是一個涉及人、車、路和交通環境多種因素的動態空間，制定一個可操作性的安全審查程序，改進設計和規劃，消除橋梁安全隱患是橋梁交通安全的一項重要因素。通過本文的研究，力求使公路橋梁的設計能有效控制未來事故的出現，為己建道路橋梁的管理、養護和在建橋梁的設計施工提供技術安全指南。
