高速公路匝道桥抗倾覆能力研究

窦智

摘 要 在高速公路的结构中，匝道桥是重要组成部分，是高速公路不同方向的两条道路相连接的桥梁，对于提高高速公路的稳定性和可靠性起着重要作用。文章就高速公路匝道桥抗倾覆的受力特点进行分析和探讨，对高速公路匝道桥抗倾覆能力的影响因素进行研究，提出匝道桥抗倾覆能力的不断提高，才能保障高速公路的正常运行。

关键词 高速公路；匝道桥；抗倾覆能力；影响因素

中图分类号：U446 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0155-01

随着城市经济的快速发展，高速公路的建设要求越来越高，促进我国高速公路建设施工技术的不断提高，对于推动我国社会主义现代化建设具有重要意义。进行高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究，对于提高高速公路的性能和延长高速公路的使用寿命具有重要意义。

1 高速公路匝道桥抗倾覆的受力特点

在高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究中，本文主要讨论的高速路匝道桥抗倾覆能力是指不超过一百八十度的匝道桥。对高速公路的结构和性能进行分析后发现，匝道桥抗倾覆的受力特点有以下几个方面。

1）倾覆和抗倾覆荷载的作用范围。对于直线型的桥梁来说，荷载顺着桥梁向支座边缘延伸时，作用在内侧和外侧两个范围中，桥梁的一定部位会受到一定方向的倾覆力矩和抗倾覆力矩。

如图1，根据匝道桥的受力情况，倾覆荷载作用范围为阴影部分，抗倾覆荷载作用范围是空白部分。由于高速公路的匝道桥一般情况都是沿着曲线形式设计的，所以匝道桥的倾覆是离心方向逐步进行的。分析桥梁结构和受力情况，高速公路匝道桥荷载作用范围与直线型桥梁相比，呈现出多段性的特点，作用的部位是基本相同的。因此，根据高速公路匝道桥的倾覆情况，在一百八十度圆心角内，匝道桥的倾覆荷载作用范围为离心侧所有支座边缘的连线外侧部分，剩余其他部分则为抗倾覆荷载作用范围。

2）高速公路匝道桥倾覆的实质。在桥梁的结构中，伸臂梁的重心如果在两个支座之间，则桥梁的稳定性可以得到有效保障，一般情况下不会发生倾覆情况。但是，如果伸臂梁的重心不在两支座之间，就很容易发生倾覆现象，影响桥的稳定性和可靠性。因此，对于高速公路的匝道桥而言，如果匝道桥的结构重量进而上部分作用荷载换算的重心在荷载作用范围内，那么高速公路匝道桥的稳定性具有一定保障，反之，则高速公路匝道桥的抗倾覆能力很差，非常容易发生倾塌现象。由上述情况可知，高速公路匝道桥的倾覆实质是作用于匝道桥上的荷载换算重心位于倾覆荷载作用的范围内，使桥的稳定性受到影响，导致倾覆情况发生。

2 高速公路匝道桥抗倾覆能力的影响因素

在高速公路匝道桥抗倾覆能力研究中，对于抗倾覆能力的影响因素进行分析和讨论，主要有如下几方面。

1）匝道桥桥孔的设计。根据高速公路的结构，匝道桥的线性、跨度、荷载大小等都需要进行合理的设置，因此，匝道桥的设计可以有多种形式。经过对一跨简支梁、两跨连续梁、三跨连续梁和四跨连续梁的相关对比，分析匝道桥桥孔设计对抗倾覆能力的影响可知，相同条件下，匝道桥倾覆荷载作用范围随着跨数增多逐渐变小，而抗倾覆荷载作用范围会越来越大。一般情况下，一跨简支梁的桥孔设计是不存在的，因此，受重力影响桥梁会立刻发生倾覆现象。在高速公路匝道桥桥孔的设计中，匝道桥的稳定和安全性都随着跨数的增多在逐渐提高，倾覆荷载作用范围逐渐变小，抗倾覆能力明显得到提高。

2）匝道桥支座设计。在匝道桥的支座设计中，匝道桥的横桥向可以有单支座、双支座和多支座设计，因此，在高速公路的实际建设中，根据具体施工要求进行设计。一般情况下，单支座的匝道桥，可以节约下部结构的空间，减少相对应的占地面积，具有较强的美观性，但是抗倾覆能力较差。相比较双支座和多支座的匝道桥支座设计，下部结构造价较高、施工工期较长、与其他路线发生冲突可能性较大，但是抗倾覆能力较强。因此，在高速公路建设过程中，匝道桥的平面设计一般为双支座或者单支座与双支座的混合，单支座设计在离心侧偏心的位置，又或者将双支座设计在匝道桥的中心位置。根据实际施工现场情况，如果对匝道桥的下部结构没有占地和较美观的要求，一般情况下采用的都是双支座的设计。

3）匝道桥线性曲率半径。目前，匝道桥的线性有圆曲线、缓和曲线和两者结合三种设计，本文研究的是不同曲率半径圆曲线匝道桥的曲线半径对抗倾覆能力的影响。根据相关研究可知，相同情况下，曲率半径不断增大，倾覆力作用范围会逐渐变小，变化率也会变小，由此可见，匝道桥线性曲率半径越大，抗倾覆荷载作用范围会逐渐增大，匝道桥的抗倾覆能力得到不断提高，匝道桥的稳定性得到可靠保障。

4）匝道桥悬挑的长度。在高速公路匝道桥悬挑的长度设计中，根据过往车辆的形似情况和桥梁的受力情况可知，汽车荷载作用于桥梁的边缘时，内侧车轮中心没有超出荷载作用范围分界线，内侧车轮荷载会产生抗倾覆力矩，匝道桥悬挑长度合适，则会产生抵抗外侧车轮荷载产生的倾覆力矩，从而提高匝道桥的抗倾覆能力，维持高速公路的正常运行。

5）匝道桥的宽度。在高速公路匝道桥抗倾覆能力研究中，针对匝道桥宽度问题，根据不同宽度对匝道桥抗倾覆能力的影响进行对比可知，相同情况下，匝道桥的宽度越大，倾覆荷载作用范围和匝道桥桥面总面积的比值会越来越小，匝道桥的抗倾覆能力会逐渐增强。

3 结束语

综上所述，高速公路匝道桥的抗倾覆能力与匝道桥的桥孔、支座、曲率半径、悬挑长度和宽度等有密切联系，在高速公路的正常运行中，对高速公路的稳定性和可靠性起着至关重要的控制协调作用。对高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究，可以大大提高高速公路建设施工的质量，使我国高速公路建设施工技术水平得到快速提升，对于促进我国经济长远发展具有重要现实意义。

参考文献

[1]任春宁.高速公路互通式立交匝道通行能力研究[D].长安大学，2013.

[2]王莉.高速公路入口匝道结合部通行能力研究[D].东南大学，2005.

[3]张枭雄.高速公路入口匝道控制算法的仿真评价与优化[D].吉林大学，2005.

[4]潘可明，郭华，杨大勇.京台高速公路（北京段）桥梁设计新理念[J].市政技术，2010（01）：73-75，77.endprint

摘 要 在高速公路的结构中，匝道桥是重要组成部分，是高速公路不同方向的两条道路相连接的桥梁，对于提高高速公路的稳定性和可靠性起着重要作用。文章就高速公路匝道桥抗倾覆的受力特点进行分析和探讨，对高速公路匝道桥抗倾覆能力的影响因素进行研究，提出匝道桥抗倾覆能力的不断提高，才能保障高速公路的正常运行。

关键词 高速公路；匝道桥；抗倾覆能力；影响因素

中图分类号：U446 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0155-01

随着城市经济的快速发展，高速公路的建设要求越来越高，促进我国高速公路建设施工技术的不断提高，对于推动我国社会主义现代化建设具有重要意义。进行高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究，对于提高高速公路的性能和延长高速公路的使用寿命具有重要意义。

1 高速公路匝道桥抗倾覆的受力特点

在高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究中，本文主要讨论的高速路匝道桥抗倾覆能力是指不超过一百八十度的匝道桥。对高速公路的结构和性能进行分析后发现，匝道桥抗倾覆的受力特点有以下几个方面。

1）倾覆和抗倾覆荷载的作用范围。对于直线型的桥梁来说，荷载顺着桥梁向支座边缘延伸时，作用在内侧和外侧两个范围中，桥梁的一定部位会受到一定方向的倾覆力矩和抗倾覆力矩。

如图1，根据匝道桥的受力情况，倾覆荷载作用范围为阴影部分，抗倾覆荷载作用范围是空白部分。由于高速公路的匝道桥一般情况都是沿着曲线形式设计的，所以匝道桥的倾覆是离心方向逐步进行的。分析桥梁结构和受力情况，高速公路匝道桥荷载作用范围与直线型桥梁相比，呈现出多段性的特点，作用的部位是基本相同的。因此，根据高速公路匝道桥的倾覆情况，在一百八十度圆心角内，匝道桥的倾覆荷载作用范围为离心侧所有支座边缘的连线外侧部分，剩余其他部分则为抗倾覆荷载作用范围。

2）高速公路匝道桥倾覆的实质。在桥梁的结构中，伸臂梁的重心如果在两个支座之间，则桥梁的稳定性可以得到有效保障，一般情况下不会发生倾覆情况。但是，如果伸臂梁的重心不在两支座之间，就很容易发生倾覆现象，影响桥的稳定性和可靠性。因此，对于高速公路的匝道桥而言，如果匝道桥的结构重量进而上部分作用荷载换算的重心在荷载作用范围内，那么高速公路匝道桥的稳定性具有一定保障，反之，则高速公路匝道桥的抗倾覆能力很差，非常容易发生倾塌现象。由上述情况可知，高速公路匝道桥的倾覆实质是作用于匝道桥上的荷载换算重心位于倾覆荷载作用的范围内，使桥的稳定性受到影响，导致倾覆情况发生。

2 高速公路匝道桥抗倾覆能力的影响因素

在高速公路匝道桥抗倾覆能力研究中，对于抗倾覆能力的影响因素进行分析和讨论，主要有如下几方面。

1）匝道桥桥孔的设计。根据高速公路的结构，匝道桥的线性、跨度、荷载大小等都需要进行合理的设置，因此，匝道桥的设计可以有多种形式。经过对一跨简支梁、两跨连续梁、三跨连续梁和四跨连续梁的相关对比，分析匝道桥桥孔设计对抗倾覆能力的影响可知，相同条件下，匝道桥倾覆荷载作用范围随着跨数增多逐渐变小，而抗倾覆荷载作用范围会越来越大。一般情况下，一跨简支梁的桥孔设计是不存在的，因此，受重力影响桥梁会立刻发生倾覆现象。在高速公路匝道桥桥孔的设计中，匝道桥的稳定和安全性都随着跨数的增多在逐渐提高，倾覆荷载作用范围逐渐变小，抗倾覆能力明显得到提高。

2）匝道桥支座设计。在匝道桥的支座设计中，匝道桥的横桥向可以有单支座、双支座和多支座设计，因此，在高速公路的实际建设中，根据具体施工要求进行设计。一般情况下，单支座的匝道桥，可以节约下部结构的空间，减少相对应的占地面积，具有较强的美观性，但是抗倾覆能力较差。相比较双支座和多支座的匝道桥支座设计，下部结构造价较高、施工工期较长、与其他路线发生冲突可能性较大，但是抗倾覆能力较强。因此，在高速公路建设过程中，匝道桥的平面设计一般为双支座或者单支座与双支座的混合，单支座设计在离心侧偏心的位置，又或者将双支座设计在匝道桥的中心位置。根据实际施工现场情况，如果对匝道桥的下部结构没有占地和较美观的要求，一般情况下采用的都是双支座的设计。

3）匝道桥线性曲率半径。目前，匝道桥的线性有圆曲线、缓和曲线和两者结合三种设计，本文研究的是不同曲率半径圆曲线匝道桥的曲线半径对抗倾覆能力的影响。根据相关研究可知，相同情况下，曲率半径不断增大，倾覆力作用范围会逐渐变小，变化率也会变小，由此可见，匝道桥线性曲率半径越大，抗倾覆荷载作用范围会逐渐增大，匝道桥的抗倾覆能力得到不断提高，匝道桥的稳定性得到可靠保障。

4）匝道桥悬挑的长度。在高速公路匝道桥悬挑的长度设计中，根据过往车辆的形似情况和桥梁的受力情况可知，汽车荷载作用于桥梁的边缘时，内侧车轮中心没有超出荷载作用范围分界线，内侧车轮荷载会产生抗倾覆力矩，匝道桥悬挑长度合适，则会产生抵抗外侧车轮荷载产生的倾覆力矩，从而提高匝道桥的抗倾覆能力，维持高速公路的正常运行。

5）匝道桥的宽度。在高速公路匝道桥抗倾覆能力研究中，针对匝道桥宽度问题，根据不同宽度对匝道桥抗倾覆能力的影响进行对比可知，相同情况下，匝道桥的宽度越大，倾覆荷载作用范围和匝道桥桥面总面积的比值会越来越小，匝道桥的抗倾覆能力会逐渐增强。

3 结束语

综上所述，高速公路匝道桥的抗倾覆能力与匝道桥的桥孔、支座、曲率半径、悬挑长度和宽度等有密切联系，在高速公路的正常运行中，对高速公路的稳定性和可靠性起着至关重要的控制协调作用。对高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究，可以大大提高高速公路建设施工的质量，使我国高速公路建设施工技术水平得到快速提升，对于促进我国经济长远发展具有重要现实意义。

参考文献

[1]任春宁.高速公路互通式立交匝道通行能力研究[D].长安大学，2013.

[2]王莉.高速公路入口匝道结合部通行能力研究[D].东南大学，2005.

[3]张枭雄.高速公路入口匝道控制算法的仿真评价与优化[D].吉林大学，2005.

[4]潘可明，郭华，杨大勇.京台高速公路（北京段）桥梁设计新理念[J].市政技术，2010（01）：73-75，77.endprint

摘 要 在高速公路的结构中，匝道桥是重要组成部分，是高速公路不同方向的两条道路相连接的桥梁，对于提高高速公路的稳定性和可靠性起着重要作用。文章就高速公路匝道桥抗倾覆的受力特点进行分析和探讨，对高速公路匝道桥抗倾覆能力的影响因素进行研究，提出匝道桥抗倾覆能力的不断提高，才能保障高速公路的正常运行。

关键词 高速公路；匝道桥；抗倾覆能力；影响因素

中图分类号：U446 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0155-01

随着城市经济的快速发展，高速公路的建设要求越来越高，促进我国高速公路建设施工技术的不断提高，对于推动我国社会主义现代化建设具有重要意义。进行高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究，对于提高高速公路的性能和延长高速公路的使用寿命具有重要意义。

1 高速公路匝道桥抗倾覆的受力特点

在高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究中，本文主要讨论的高速路匝道桥抗倾覆能力是指不超过一百八十度的匝道桥。对高速公路的结构和性能进行分析后发现，匝道桥抗倾覆的受力特点有以下几个方面。

1）倾覆和抗倾覆荷载的作用范围。对于直线型的桥梁来说，荷载顺着桥梁向支座边缘延伸时，作用在内侧和外侧两个范围中，桥梁的一定部位会受到一定方向的倾覆力矩和抗倾覆力矩。

如图1，根据匝道桥的受力情况，倾覆荷载作用范围为阴影部分，抗倾覆荷载作用范围是空白部分。由于高速公路的匝道桥一般情况都是沿着曲线形式设计的，所以匝道桥的倾覆是离心方向逐步进行的。分析桥梁结构和受力情况，高速公路匝道桥荷载作用范围与直线型桥梁相比，呈现出多段性的特点，作用的部位是基本相同的。因此，根据高速公路匝道桥的倾覆情况，在一百八十度圆心角内，匝道桥的倾覆荷载作用范围为离心侧所有支座边缘的连线外侧部分，剩余其他部分则为抗倾覆荷载作用范围。

2）高速公路匝道桥倾覆的实质。在桥梁的结构中，伸臂梁的重心如果在两个支座之间，则桥梁的稳定性可以得到有效保障，一般情况下不会发生倾覆情况。但是，如果伸臂梁的重心不在两支座之间，就很容易发生倾覆现象，影响桥的稳定性和可靠性。因此，对于高速公路的匝道桥而言，如果匝道桥的结构重量进而上部分作用荷载换算的重心在荷载作用范围内，那么高速公路匝道桥的稳定性具有一定保障，反之，则高速公路匝道桥的抗倾覆能力很差，非常容易发生倾塌现象。由上述情况可知，高速公路匝道桥的倾覆实质是作用于匝道桥上的荷载换算重心位于倾覆荷载作用的范围内，使桥的稳定性受到影响，导致倾覆情况发生。

2 高速公路匝道桥抗倾覆能力的影响因素

在高速公路匝道桥抗倾覆能力研究中，对于抗倾覆能力的影响因素进行分析和讨论，主要有如下几方面。

1）匝道桥桥孔的设计。根据高速公路的结构，匝道桥的线性、跨度、荷载大小等都需要进行合理的设置，因此，匝道桥的设计可以有多种形式。经过对一跨简支梁、两跨连续梁、三跨连续梁和四跨连续梁的相关对比，分析匝道桥桥孔设计对抗倾覆能力的影响可知，相同条件下，匝道桥倾覆荷载作用范围随着跨数增多逐渐变小，而抗倾覆荷载作用范围会越来越大。一般情况下，一跨简支梁的桥孔设计是不存在的，因此，受重力影响桥梁会立刻发生倾覆现象。在高速公路匝道桥桥孔的设计中，匝道桥的稳定和安全性都随着跨数的增多在逐渐提高，倾覆荷载作用范围逐渐变小，抗倾覆能力明显得到提高。

2）匝道桥支座设计。在匝道桥的支座设计中，匝道桥的横桥向可以有单支座、双支座和多支座设计，因此，在高速公路的实际建设中，根据具体施工要求进行设计。一般情况下，单支座的匝道桥，可以节约下部结构的空间，减少相对应的占地面积，具有较强的美观性，但是抗倾覆能力较差。相比较双支座和多支座的匝道桥支座设计，下部结构造价较高、施工工期较长、与其他路线发生冲突可能性较大，但是抗倾覆能力较强。因此，在高速公路建设过程中，匝道桥的平面设计一般为双支座或者单支座与双支座的混合，单支座设计在离心侧偏心的位置，又或者将双支座设计在匝道桥的中心位置。根据实际施工现场情况，如果对匝道桥的下部结构没有占地和较美观的要求，一般情况下采用的都是双支座的设计。

3）匝道桥线性曲率半径。目前，匝道桥的线性有圆曲线、缓和曲线和两者结合三种设计，本文研究的是不同曲率半径圆曲线匝道桥的曲线半径对抗倾覆能力的影响。根据相关研究可知，相同情况下，曲率半径不断增大，倾覆力作用范围会逐渐变小，变化率也会变小，由此可见，匝道桥线性曲率半径越大，抗倾覆荷载作用范围会逐渐增大，匝道桥的抗倾覆能力得到不断提高，匝道桥的稳定性得到可靠保障。

4）匝道桥悬挑的长度。在高速公路匝道桥悬挑的长度设计中，根据过往车辆的形似情况和桥梁的受力情况可知，汽车荷载作用于桥梁的边缘时，内侧车轮中心没有超出荷载作用范围分界线，内侧车轮荷载会产生抗倾覆力矩，匝道桥悬挑长度合适，则会产生抵抗外侧车轮荷载产生的倾覆力矩，从而提高匝道桥的抗倾覆能力，维持高速公路的正常运行。

5）匝道桥的宽度。在高速公路匝道桥抗倾覆能力研究中，针对匝道桥宽度问题，根据不同宽度对匝道桥抗倾覆能力的影响进行对比可知，相同情况下，匝道桥的宽度越大，倾覆荷载作用范围和匝道桥桥面总面积的比值会越来越小，匝道桥的抗倾覆能力会逐渐增强。

3 结束语

综上所述，高速公路匝道桥的抗倾覆能力与匝道桥的桥孔、支座、曲率半径、悬挑长度和宽度等有密切联系，在高速公路的正常运行中，对高速公路的稳定性和可靠性起着至关重要的控制协调作用。对高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究，可以大大提高高速公路建设施工的质量，使我国高速公路建设施工技术水平得到快速提升，对于促进我国经济长远发展具有重要现实意义。

参考文献

[1]任春宁.高速公路互通式立交匝道通行能力研究[D].长安大学，2013.

[2]王莉.高速公路入口匝道结合部通行能力研究[D].东南大学，2005.

[3]张枭雄.高速公路入口匝道控制算法的仿真评价与优化[D].吉林大学，2005.

[4]潘可明，郭华，杨大勇.京台高速公路（北京段）桥梁设计新理念[J].市政技术，2010（01）：73-75，77.endprint