原点西路泾河大桥桥型方案设计

2013-07-28徐百成杨根源宫玉明

交通运输研究 2013年2期

关键词：桥型泾河拱圈

徐百成，杨根源，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）

1 概述

原点西路是泾河新城南北走向的城市一级主干道，是新城主干路网中的重要组成部分。原点西路泾河特大桥工程是原点西路的重要节点，本桥的建设对改善泾河新城出入口形象、构建泾河新城慢行交通体系有着非常重要而积极的意义。

1.1 技术标准

1.1.1 道路等级为城市一级主干路。

1.1.2 设计速度为50km/h。

1.1.3 主要荷载标准包括：

a）汽车荷载：城—A级；

b）人群荷载：人群荷载按照《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）取值；

c）风荷载：按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）取值；

d）体系温度：结构整体升温25℃、降温20℃；

e）地震动峰值加速度系数：0.15g，抗震设防措施等级采用Ⅷ度。

1.1.4 设计洪水频率为1/100。

1.1.5 通航方面为无通航要求。

1.1.6 环境类别为Ⅰ类。

1.2 气象、水文

本区气候属暖温带大陆性季风气候，四季冷暖干湿分明，多年平均降水量547.4mm，多年平均气温13.2℃，一月最冷，平均-1.5℃，七月最高，平均25.9℃。多年平均蒸发量906.5mm。区内东北风较多，其次为西南风；冬季西北风较强，最大风力4～6级，一般2～3级。

泾河发源于宁夏回族自治区泾源县，全长455km，自泾阳县城西北25km张家山出谷，呈蛇曲状蜿蜒汇入渭河。泾河流量、含沙量受上游降水影响较大。多年平均流量45.7m3/s，极端最大流量6 370m3/s，泾惠渠引流后极端最小流量0.001m3/s，流量多集中在七、八、九三个月；多年平均输沙率0.27kg/s，多年平均含沙量164kg/m3。

泾河河道平均比降2.47‰，泾河新城内泾河长度约为23.50km，不通航，无航道规划。依据2008年泾河干流防洪工程规划，泾河堤防按100年一遇洪水设防，桥位处规划堤距约850m，现状无堤坝设防。

1.3 工程地质

根据野外工程地质测绘及钻探揭露，桥址区地层岩性主要为全新统人工填筑素填土（Q42me）、冲洪积粉质粘土、砂砾石、卵石（Q42al+pl）、冲积粉质粘土、黄土状土、砂砾石、卵石（Q41al）、中更新统风积黄土（Q2eol）、残积层古土壤（Q2el）和下更新统冲湖积粉质粘土、中细砂（Q1al+l）。

2 总体设计思路

原点西路泾河大桥所选桥型除满足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，因此，需对各种因素综合考虑，以确定最适合的桥型方案。

本桥是泾河新城主干路网中的重要基础设施，首先应具备完善的交通功能。按市政桥梁工程进行设计，满足国家、地方相关法律、法规及规范标准，按照“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、外形美观”的原则，对桥型方案进行详细研究。

原点西路泾河大桥桥址两桥头位置处，在规划中布置了大量绿地，作为桥头公园用地，打造与大桥相协调的景观和建筑，使公园与大桥共同树立特色景观空间。

本桥方案总体构思，应突出大桥的景观效果，充分利用该地区的自然特色，处理好大桥与周边环境的相互协调、和谐关系。整座大桥要以新颖美观的造型，令人心旷神怡、耳目一新。应尽量减少对环境的影响，设计、施工加强环境保护措施。

3 桥型方案比选

为了使原点西路泾河大桥选择一个最合适的桥型，达到安全、美观、经济、适用的综合最优的目的，初步设计阶段提出了三种桥型方案，即拱式廊桥方案、自锚式悬索桥+现浇箱梁方案、变截面预应力混凝土连续箱梁桥+现浇箱梁方案。

图1 拱式廊桥

3.1 方案一——拱式廊桥

本方案跨径组合为：23+2×40+（52+65+80+65+52）+7×52+8×40+23m连拱结构，第4～7孔跨越泾河现河槽，桥梁全长1 130m。主拱圈结构为现浇钢筋混凝土箱形板拱，单箱六室截面，在错落有致的多孔连拱之间布设轻巧的小拱，小拱结构型式与主拱相同。行车道板采用后张法预应力混凝土空心板，桥中间为车行道，两边人行道处为古典的廊结构和四方重檐亭组成的风景长廊，桥墩为矩形实体墩，桥台为扶壁式桥台，桩基础。

3.1.1 横断面布置

桥梁采用整幅设计，桥梁全宽48.5m=3.25m（人行道）+6m（辅道）+1m（路灯带）+2×14m（行车道）+1m（路灯带）+6m（辅道）+3.25m（人行道）。

图2 第4～7孔立面图

图3 标准横断面图

3.1.2 风景长廊、亭

在桥梁两侧人行道处设置古典优雅的风景长廊和四方重檐亭，与周围湿地公园、优美小镇、崇文塔以及大地原点等相互呼应，形成一幅和谐优雅的画卷（见图4）。考虑结构的安全性、耐久性以及工程造价等因素，风景长廊和亭均采用钢筋混凝土结构。

图4 廊、亭大样图

3.1.3 主拱圈

拱圈采用现浇钢筋混凝土箱形板拱，单箱六室截面，拱顶设置实腹段。拱轴线采用圆弧拱，80m跨径拱圈厚度为1.8m，65m跨径拱圈厚度为1.6m，52m跨径拱圈厚度为1.3m，40m跨径拱圈厚度为1.0m。80m跨径主拱圈立面图及断面图分别见图5、图6。

图5 80m跨径主拱圈立面图

图6 80m跨径主拱圈断面图

3.1.4 腹拱圈

腹拱圈采用现浇钢筋混凝土空心板拱，挖空截面为圆形，拱轴线采用圆弧拱，拱圈厚度分别为1.2m、1.0m、0.8m，腹拱与主拱固结。

3.1.5 基础

基础采用承台加钻孔灌注桩基。桩基直径1.5m，桩顶设实体承台，承台高度为2m、2.5m、3.5m。

3.2 方案二——自锚式悬索桥+现浇箱梁

本方案跨径组合为： 4×40+（60+150+60）+5×40+16×30m，桥梁全长1 116m，其中主桥长270m，采用60+150+60m双塔悬索桥布跨，主跨跨越现河槽。主桥全宽56m，采用整幅设计，56m=3m（人行道）+6m（辅道）+5m（主塔位置）+2×14m（行车道）+5m（主塔位置）+6m（辅道）+3m（人行道），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，基础采用钻孔灌注群桩，每个桥塔设12根直径1.8m的桩基，桩顶承台厚4m。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10m，桥塔两侧吊索距桥塔中心线18.25m。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，设置两根平行吊索作为一组吊索。

引桥采用现浇预应力混凝土连续箱梁，跨径为40m和30m。上部结构采用单箱大悬臂鱼腹式外形，边腹板以1:1斜率内倾，与顶底板连接处用圆弧倒角。下部采用双柱式弧形墩、桩基础。

图7 自锚式悬索桥

3.3 方案三——变截面预应力混凝土连续箱梁桥+现浇箱梁

本方案跨径组合为： 4×40+（75+120+75）+5×40+16×30m，桥梁全长1 116m。主桥长270m，采用75+120+75m变截面连续梁布跨，主跨跨越现河槽，桥梁全宽48m，采用整幅设计，48m=3.0m（人行道）+6m（辅道）+1m（路灯带）+2×14m（行车道）+1m（路灯带）+6m（辅道）+3.0m（人行道）。

图8 变截面连续梁桥

桥上部结构采用变截面预应力混凝土连续箱梁，单箱单室平行四箱截面，顶板宽度48m，单箱宽度6.5m，边箱悬臂长度3.5m，顶板厚0.32m，支点根部高7.0m、底板厚0.8m，跨中梁高2.9m、底板厚0.3m，梁高及底板厚按1.8次抛物线渐变。主墩采用实体墩、群桩基础，16根直径2.0m基桩，承台厚3.5m。

引桥采用现浇预应力混凝土连续箱梁，单箱单室平行四箱截面，跨径为40m和30m。下部采用“宝瓶形”实体桥墩,桩基础。