县东路泾河特大桥方案设计探析

杨根源，徐百成，宫玉明

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710068）

县东路泾河特大桥方案设计探析

杨根源，徐百成，宫玉明

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710068）

县东路泾河特大桥是连接泾河新城与西安的重要通道，建成后将成为泾河新城新的地标性景观建筑物。通过介绍总体设计思路，主桥、引桥桥型方案比选以及天鹅形独塔斜拉桥方案的设计情况，可为以后的市政景观桥梁方案设计提供有益的参考。

泾河大桥；主桥；引桥；方案

1 工程概况

县东路是陕西省西咸新区泾河新城规划路网中的南北向交通干道，向北与西咸环线相接，向南与机场专线、西安北绕城高速公路相接。泾河特大桥是县东路跨越泾河的重要控制性工程，本项目的实施对实现西咸“半小时经济圈”的交通建设目标具有重要战略意义。

2 技术标准

技术标准包括如下几个方面：a）道路等级：城市快速路，双向8车道；b）设计速度：60km/h；c）汽车荷载：城-A级；d）地震：地震动峰值加速度为0.2g，地震基本烈度8度，Ⅱ类场地；e）标准桥面宽度：3m（人行道）+6m（辅道）+1.5m（路灯带）/5m（桥塔区）+15m（车行道）+1.5m（中央分隔带）+15m（车行道）+1.5m（路灯带）/5m（桥塔区）+6m（辅道）+3m（人行道）=52.5m/59.5m；f）设计洪水频率：1/100；g）通航：无通航要求。

3 桥梁方案

3.1 总体设计思路

县东路泾河特大桥属于城市快速路，所选桥型除满足上游行洪及交通运输功能外，还要求结构新颖、外形美观，同时也应该与当地环境相协调，能够与路网总体规划相衔接，因此，大桥桥型的选择和跨径的确定，需综合考虑规划路网、行洪、景观和工期等各种因素的影响。

3.2 桥梁长度的确定及孔径布置

根据南北两岸规划大堤位置及桥梁起终点处填土高度对桥梁长度予以控制，应将桥长控制在1 300m左右。主桥布置于泾河主河槽处，常水位时主河槽宽约60m，以一孔跨越主河槽为原则控制主桥孔径；引桥布置于泾河南北两侧河滩地中，首先从桥下行洪考虑最小跨径取30m，其次在跨越规划大堤处，根据大堤交角及宽度，将桥梁孔径调整为50m。

3.3 桥型选择

主桥部分，在方案选择时，对斜拉体系、悬索体系、梁式体系以及组合体系进行了综合分析，同时对西咸新区泾河管委会组织的桥型方案征集中，专家提出的“县东路泾河特大桥桥型首推独塔双索面斜拉桥”的意见进行了采纳。对于引桥部分，从经济合理、节省投资的角度考虑，结合上游行洪以及景观上的要求，确定合理桥跨，与主桥桥型相协调，因此主要考虑梁式结构为主。为此，本桥共拟三个方案（如表1所示）。

3.4 主桥方案比选

3.4.1 方案一：独塔双索面斜拉桥（见图1、图2）

本方案主桥长240m，采用120+120（m）独塔斜拉桥布跨，主跨跨越现主河槽，桥梁全宽59.5m，采用整幅设计上部结构采用预应力混凝土梁，桥塔为钢筋混凝土结构，墩塔连续、塔梁分开；主梁在与主塔相交处设置支座，结构为半漂浮体系。为降低地震反应，支座采用的HDR高阻尼减隔震支座，同时配合阻尼器的使用控制桥梁位移。

3.4.1.1 主塔

索塔采用天鹅造型空心薄壁箱形截面，塔高80m，塔顶镂空圆柱形作为天鹅的眼睛，主塔底部15m为天鹅尾部造型，两主塔在中上部位置设置一道横系梁。主塔上塔柱尺寸横向4.5m×顺桥向7m，下塔柱横向由8.5m渐变至底部的10m，顺桥向宽度由12.5m变化到11m。索塔底部天鹅尾部造型采用支架施工，其余部分采用爬模法施工。

3.4.1.2 主梁

本方案主梁采用边箱梁开口截面，箱梁底面为平坡，梁高为3.5m，顶面为1.5%横坡，拉索锚固位置的纵梁宽3m（见图3）。

箱梁顶面全宽为59.5m，悬臂采用2.5m，边腹板内倾为5m，底板全宽为44.5m，边腹板与顶、底板采用半径6m的圆弧倒角。主梁标准节段为6m一段，节段处设横隔板，横隔板厚为40cm。为改善桥面板的受力，纵向在顶板下缘设置了3道加劲肋，加劲肋宽为30cm，高为70cm。主梁采用支架现浇。

3.4.1.3 斜拉索

斜拉索采用扇形布置，索面在主梁上顺桥向标准间距6m，在索塔上的索距为2m。拉索采用OVM250钢绞线拉索体系，钢绞线标准强度为1 860MPa，拉索护套采用双层彩色高密度聚已烯（PE）护套。斜拉索在主梁上锚固，在主塔上单端张拉。

3.4.1.4 基础

基础采用群桩基础，钻孔灌注施工工艺，桩基直径1.8m。

3.4.2 方案二：自锚式悬索桥（见图4）

本方案主桥长270m，采用60+150+60（m）双塔悬索桥，边跨跨越现主河槽。桥梁全宽为59.5m，采用整幅设计，上部结构采用扁平钢箱梁作为加劲梁，桥塔为钢筋混凝土结构，基础采用群桩基础。桥梁边中跨比为0.4，主缆为平面线形，布置在钢箱两侧，中跨矢跨比为1/6.5，吊索基本间距为10m。两个边跨分别设置3对吊索，中跨设置14对吊索。在每个吊点处，两根平行吊索组成一组。

桥塔采用门式塔，塔高为35m，塔柱采用空心单箱单室截面，上塔柱尺寸横向4m×顺桥向4.5m，自下塔柱顶端开始，塔柱横向及纵向开始线性变宽，至下塔柱底端横、纵向均为6m。上部钢箱梁采用整体断面，梁高为3m，全宽为59.5m，标准梁段为10m长，钢箱梁顶、底板采用正交异型板，箱梁腹板采用直腹板。

3.4.3 方案三：变截面预应力混凝土连续箱梁桥（见图5）

本方案主桥长270m，采用75+120+75m变截面连续梁桥，边跨跨越现主河槽，桥梁全宽55m，采用上下行分幅设计，单幅桥梁宽度26m=3m（人行道）+6m（自行车、公交车道）+1.5m（侧分带）+15m（行车道）+0.5m（护栏），上部结构采用变截面预应力混凝土连续箱梁，桥墩为宝瓶形实体墩，基础采用群桩基础。

方案三的主梁采用等宽度直腹板单箱双室现浇箱梁截面，预应力混凝土结构，设横向、竖向和纵向三向预应力。箱梁顶板宽为26m，底板宽为17m，悬臂长度为4.5m，支点根部高为7m，跨中梁高为2.9m，梁底按照1.8次抛物线渐变的方式设计。

3.4.4 桥型方案比较

主桥桥型方案比较情况见表2。

3.5 引桥方案比选

引桥位于泾河河滩及河岸阶地上，跨越泾河规划大堤，无交叉道路，结合桥址处的地形、地质、水文条件及主桥桥型综合考虑，分别选用现浇连续箱梁方案、装配式连续箱梁2种引桥方案进行比选。

3.5.1 现浇连续箱梁

3.5.1.1 单箱鱼腹梁方案（见图6）

该引桥方案与独塔双索面斜拉桥方案配合，上部采用单箱大悬臂鱼腹式外形，与主桥天鹅形桥塔相得益彰，下部采用双柱式弧形墩，造型优美，双柱间间距较大，平整后可利用，墩柱自桥梁边缘内收较多，将来如果增加辅道，可减少用地。该方案半幅桥宽26.0m/29.5m，跨规划大堤处采用50m跨变截面箱梁，其余采用30m跨等截面箱梁。

3.5.1.2 双箱三室方案

该引桥方案与主桥变截面连续箱梁方案相配合，根据主行车道与辅道划分箱室，即对应15m宽主行车道采用单箱双室截面，对应6m宽辅道采用单箱单室截面，上部采用小悬臂直腹板截面，下部采用“宝瓶形”实体墩，墩柱自桥梁边缘内收，造型优美。该方案半幅桥宽26m，跨规划大堤处采用50m跨径，其余采用30m跨径，纵向等梁高，箱室外悬臂2.5m，采用直腹板，与主桥变截面连续梁断面匹配，桥梁采用双箱三室截面（见图7）。

3.5.2 装配式连续箱梁

上部采用先简支后连续组合箱梁，上部结构可在桥位附近场地化预制，施工方便快捷，质量容易保证，采用机械吊装或架桥机架设，施工工期较短。下部采用小间距大悬臂墩（见图8）。本方案造型优美、挺拔，节省用地，悬臂下平整后可利用，将来如果增加辅道，可减少用地。

3.5.3 桥型方案比较及推荐方案

桥型方案比较情况见表3。

4 桥型设计要点

综上比较结果可知，桥型设计要点包括如下几个方面：a）索塔为天鹅造型，其竖向有一定的弧度而非常规的竖直，索塔截面受力复杂；b）桥梁横向宽度超宽（59.5m），对于超宽箱梁，其横向的变形、应力应引起高度重视；c）本桥所处桥位地震动峰值加速度为0.2g，基本抗震烈度为8度，桥梁的抗震设计非常关键。

5 结语

县东路泾河特大桥为一典型的市政景观桥梁，经过主桥、引桥不同桥型组合的综合比较，本桥最终选定了主桥天鹅形独塔斜拉结构，引桥单箱鱼腹梁现浇箱梁，主桥引桥配合较好，与泾河湿地景观相得益彰。

[1]顾安邦.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]樊凡.桥梁美学[M].北京：人民交通出版社，1987.

[3]JTG/T D65—01—2007，公路斜拉桥设计细则[S].

Bridge Type Design of Jinghe River Bridge in Xiandong Road

YANG Gen-yuan,XU Bai-cheng，GONG Yu-ming
(CCCC First Highway Consultants Co.,Ltd.,Xi′an 710068,China)

Jing river bridge in Xiandong road is an important channel connecting Jing river metro and Xi′an,and it will become the new landmark landscape buildings in Jing river metro.This paper mainly introduces the overall design thought，bridge type scheme comparison of main bridge and approach spans，and the design of the swan-shaped single tower cable-stayed bridge.The bridge is novel in structure,beautiful in appearance,and it complements the Jing river wetland landscape,which can provide reference for the later municipal landscape bridge project.

Jing river bridge;main bridge;approach span;scheme

U442.5

A

1002-4786（2013）09-0086-05

杨根源（1981—），男，四川人，工程师，本科。

2012-11-21