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重庆朝阳复建桥设计选型★

2012-08-01冯玉涛徐生明曹正洲

山西建筑 2012年28期
关键词:建桥桥型北碚区

冯玉涛 徐生明 钟 芸 曹正洲

(重庆市交通规划勘察设计院,重庆 401121)

0 引言

重庆朝阳复建桥作为重庆市的重点工程建设项目,因其横跨嘉陵江,又处于重庆市“两江四岸”重点建设区域,桥梁的景观要求极高,所以其桥型方案在工程建设初期经过了重庆市相关部门的反复比选和审定。大桥的施工图设计方案与规划审定方案在桥型总体上基本保持一致,细部有所差异;大桥的竣工桥型在施工图方案的基础上,根据现场实际情况,对大桥的局部做了一定的优化,既保证了大桥的景观效果,又节省了工程投资。

本文针对大桥三个不同阶段的方案差异,对这些差异进行了分析和研究,借以提炼出不同阶段的建设理念,为今后同类桥梁的方案研究和工程建设提供借鉴和参考。

1 工程概况

重庆朝阳复建桥桥址位于北碚区毛背沱观音峡峡口处,自南向北横跨嘉陵江,北碚岸位于观景台,与G212线相交,东阳岸位于北碚玻璃器皿厂外的原隧道位置处,与现有的S204线公路衔接。施工图桥型布置为钢筋混凝土岸坡防护带+56.5 m(钢叠合梁)+274 m(钢箱拱)+45.5 m(钢叠合梁)+钢筋混凝土岸坡防护带,主拱圈采用单箱单室变截面钢箱提篮拱,拱轴线在其所在平面内为悬链线,矢跨比为1/4.4,矢高为62.3 m,拱轴系数m=1.3,主拱肋内倾角为9°[1-3]。施工图桥型景观效果如图1所示。

图1 重庆朝阳复建桥施工图桥架效果图

2 规划审定桥型方案

作为重庆市的重点工程建设项目,朝阳复建桥桥型方案经过了重庆市相关部门的多次审查,桥型由最初的简支梁(南引桥)+钢管拱+简支梁(北引桥)方案逐步优化为如图2所示的桥型方案。2008年12月26日,重庆市规划局对北碚区朝阳二桥(后更名为朝阳复建桥)的桥型设计方案进行了审批,在桥型方案图中做了如下批示:“北碚嘉陵江朝阳二桥暨嘉陵江水土大桥建设工程指挥部:此图系渝规建审(2008)碚市政字第0021号附图,应遵事宜详见方案审查意见书”。在《建设工程设计方案审查意见书(市政)》(渝规建审(2008)碚市政字第0021号)中明确:原则同意该工程方案,具体审查意见如下,请在下阶段设计中采纳。

图2 重庆市规划局审定桥型方案

1)原则同意雅灰色拱形(彩带形)方案;2)继续深化方案,应使方案具备工程可实施性;3)完善交通组织,注意桥头接线问题;4)尽快完成管网综合设计方案报我局审批。

由图2可以看出,规划审批方案无论是引桥主梁亦或是大桥主拱箱均为椭圆形的结构方案,而上述的规划审批意见第2条中已经明示“继续深化方案,应使方案具备工程可实施性”,由此可见,在规划意见中,已经考虑了图2中规划审批方案缺乏工程可实施性,故要求对图2方案作进一步的深化,以使其具备工程可实施性。

此外,纵观国内外已建和在建的钢拱桥实例,尚未有一座钢拱桥的梁、拱截面能做成如图2所示的椭圆形截面。究其原因,排除结构受力方面的限制因素外,仅就主拱圈而言,因其每一个截面都在发生变化,且其变化不具备规律性,故制作如规划审批方案那样的主拱箱对于实际工程而言是不现实的;同时,规划方案主梁截面采用南北两岸大、跨中小的变截面圆弧形钢箱梁,因构件过大,其工程制作和施工安装亦不可能,故规划审批方案对于实际工程建设而言根本无法实施,所以该方案只能是一个意念性的桥型设计方案。

3 施工图桥型方案

根据水利部长江水利委员会在《关于重庆市北碚区朝阳二桥工程渉河建设方案的批复》(长许可[2008]174号,2008.12.18)中对朝阳复建桥的如下批复:“一、同意重庆市北碚区交通局在嘉陵江北碚河段观音峡峡口已建朝阳公路大桥上游180.00 m处,跨越嘉陵江建设北碚区朝阳二桥工程。二、同意《重庆市北碚区朝阳二桥工程涉河建设方案》提出的拟建大桥工程平面位置方案和桥型结构设计方案。拟建大桥主跨控制点坐标(1954年北京坐标系)为:P1 号主拱墩:X=3 300 984.918,Y=35 639 760.043;P2号主拱墩:X=3 301 173.588,Y=35 639 958.738。”结合市规划局《建设工程设计方案审查意见书》(渝规建审[2008]碚市政字第0021号)(2008.12.26),设计单位针对规划审定方案对桥型做了反复的优化设计,但终因朝阳复建桥P1,P2号主拱墩坐标位置已被明确限定,大桥主体跨径没有调整的余地,而两岸桥台位置受到两岸国、省干线通行的制约,没有后展的空间,在反复比选的基础上,最终形成了钢筋混凝土岸坡防护带+56.5 m(钢叠合梁)+274 m(钢箱拱)+45.5 m(钢叠合梁)+钢筋混凝土岸坡防护带的施工图桥型方案。

2009年1月4日,深化后的设计方案通过了初步设计审查,并经重庆市公路局批复后开展施工图设计;2009年2月24日,朝阳复建桥施工图设计文件通过北碚交通局组织的专家审查。

施工图桥型与规划桥型的主要不同点在于主拱肋的截面形式,主桥及引桥主梁截面形式和材质。

施工图中大桥主拱肋采用箱形截面,尺寸从拱顶到拱脚由2.4 m ×3.5 m 渐变为 2.4 m ×9.1 m;而规划桥型主拱肋为椭圆形截面。施工图中主桥主梁采用钢横梁搭载空心板并外挂装饰板,引桥采用钢叠合梁;而规划方案采用南北两岸大、跨中小的变截面圆弧形钢箱梁。

若要实现规划方案大桥主梁“南北两岸大、跨中小的变截面圆弧形箱梁”的景观效果,就需要对两岸钢叠合梁增设装饰板,但这样一来,将存在如下问题:如果对两岸钢叠合梁端直接增设装饰板,将会对侧面的高强螺栓形成遮盖,不利于大桥后期的管理、监控与维护;若在叠合梁端增设悬挑板后外挂装饰板,则对成桥后的荷载分配不利;此外,增设的装饰板稍显单调,对提高大桥的整体景观效果意义不大。

但就景观效果而言,由于施工图主梁采用了外挂弧形装饰板的方法,消除了主桥钢横梁端头突出对景观的影响;而两岸引桥钢叠合梁采用钢纵梁和钢横梁由高强螺栓直接栓拼,其横梁宽度和桥面系一致,栓接后,形成的方格网错落有致,从桥侧看,景观效果良好,如图3所示。

图3 北碚岸引桥钢叠合梁实景效果

4 竣工桥型与施工图设计桥型的不同点

大桥在建设过程中,由于施工现场地形条件的制约,对大桥的局部结构进行了优化变更,因而竣工桥型与施工图设计桥型有所差异,主要体现在大桥拱座后的飘带上,施工图设计桥型为有飘带桥型,竣工桥型没有飘带,如图4所示。

4.1 飘带变更原因

施工现场大桥南北两岸库岸地形、地貌如图5所示。

由图5可以看出,若按施工图设计文件施工飘带,将存在如下问题:

1)按照施工图设计文件施工景观飘带,需挖除两岸上下游大量岸坡,否则景观飘带将大部分嵌入原岸坡山体之中,从侧面看,原岸坡山体将对大部分飘带形成遮挡,施工完成后景观效果不明显,但挖除两岸岸坡,将对库岸山体稳定及生态环境有较大影响,同时还需征得水利部长江委员会同意。

2)大桥主体结构(两岸桥台)占据了原设计飘带部分位置,若按原设计施工飘带,需对两岸岸坡山体进行开挖,由于两岸山体卸荷裂隙发育,地质条件复杂,大规模的岸坡山体开挖将直接影响大桥主体结构安全和两岸国、省干线的安全通行。

图4 变更前后大桥飘带方案图

图5 P1,P2号主拱墩位置及岸坡地貌

3)施工图设计中大部分飘带处于设计洪水位(208.00 m)以下,由于两岸飘带截面尺寸较大(大桥两岸上下游四个飘带的高度和宽度均由(7.0 m,3.22 m)沿截面方向渐变为(0 m,1.93 m)),对行洪有较大影响,且易在上、下游飘带之间淤积大量泥沙,不利于库岸的安全行洪。

综上所述,由于施工飘带将危及到国、省干线的路基安全、山体的稳定、对行洪的妨碍和对环境的影响等,所以经参建各方审议,决定不实施飘带。

4.2 飘带变更依据

1)在重庆市公路工程质量检测中心出具的编号为QS[2011]桥梁(WT)JD第3号检测(验)报告中提出以下要求:“由于两岸拱座施工时未满槽浇筑混凝土,导致拱座后端与基岩面之间留有较大缝隙,建议对其有效处置”。

2)在重庆市北碚区朝阳复建桥建设工程交工验收的会议纪要中提出以下要求:“拱座后的飘带问题,应结合现场实际情况尽快实施”。

针对以上两条要求,参建各方多次察看现场,进行了深入的研究,决定原景观飘带改为拱座后方与原山体间裂隙填充C30片石混凝土,拱座后方凸石清理,北碚岸拱座后方边坡防护处理,从而形成大桥竣工飘带方案。飘带变更前后的工程量对比如表1所示。

5 结语

朝阳复建桥作为重庆市的重点工程建设项目,其取代曾有“亚洲第一吊桥”美誉的老朝阳公路大桥的功能定位和满足城市景观且与桥位自然地理环境相融合的景观建设理念,使得桥型方案在工程建设初期经过了重庆市相关部门的反复比选和审定。

表1 飘带变更前后工程数量对比表

本文结合大桥建设过程的实际情况,从规划审定方案、施工图设计方案和竣工桥型等方面展开论述,重点对大桥上述三个阶段的方案差异进行了对比和分析,分析结果表明:优化后的施工图桥型不仅符合规划审定方案的桥型要求,而且也满足了城市景观和自然环境的要求;竣工桥型因地制宜对施工图方案进行了局部优化,既保证了大桥的景观效果,又节省了工程投资。

[1] 重庆市北碚区朝阳复建桥两阶段施工图设计文件[Z].2009.

[2] 曹正洲,冯玉涛.重庆朝阳复建桥缆、扣塔一体化研究[J].公路,2010(7):5-8.

[3] 曹正洲,冯玉涛.大跨径钢箱提篮拱空间稳定性分析[J].桥梁建设,2011(2):43-47.

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