芜湖九华路中江桥设计简介

2013-08-15冷金荣

黑龙江交通科技 2013年5期

冷金荣

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司)

1 工程概况

芜申运河原称芜太运河，位于长江三角洲河网地区，横跨安徽、江苏、上海两省一市，是长江三角洲地区高等级航道网“两纵六横”中的第四横，其安徽段也是安徽省航道主骨架“两干三支”中的“一支”，青弋江市区段规划为芜申运河的一部分。

九华路为穿越芜湖中心城区的最重要的一条南北走向道路，其跨越青弋江的中江桥为沟通青弋江南北两岸的重要节点，根据芜申运河整治要求，青弋江由现状Ⅴ级航道升级为规划Ⅲ级航道，现状中江桥老桥因不满足规划航道要求，需要对其拆除重建，是为芜湖中江桥改建工程，本工程起点在九华路二街交叉口，于现状辅道在交叉口北侧起桥后分别跨越北沿河路、青弋江、新时代商业街和利民路，在奥体中心门口落地，终点与现状九华南路接顺，全长约1.67 km。

2 主要技术标准

(1)设计荷载:汽车荷载:城－A 级;人群荷载:2.4 kPa;

(2)设计基准期:100年;

(3)设计安全等级:一级，结构重要性系数取为1.1;

(4)抗震要求:抗震设防烈度6 度，水平向设计基本地震动加速度峰值0.05 g，主桥的抗震设防类别为甲类，引桥的抗震设防类别为丙类。

(5)航道标准:青弋江规划为Ⅲ级航道，通航净宽B =70 m，通航净高H=7 m，通航最高水位9.6 m(黄海高程)。

3 总体设计

(1)桥位选择

由于该桥为改建工程，受自然条件及城区两端接线道路限制，桥址选择余地很小。现状老桥位于芜申运河市区段，该段河势总体较稳定，深槽位置及深泓走向变化较小，水深条件良好。

从通航条件看，桥位处于设计航道直线段上，直线段上、下游设计弯道弯曲半径分别为770 m 和1 105 m，由于受自然条件限制，桥梁下游至弯道处直线段长度为240 m，小于2倍设计船队长度320 m，上游至弯道处直线段长度为210 m，小于4 倍设计船队长度640 m。

从港口布局现状条件和规划情况看，桥区两岸均没有码头，建桥对目前的港口布局和远景规划没有影响。从港口布局现状条件和规划情况看，桥区两岸均没有码头，建桥对目前的港口布局和远景规划没有影响。

从相邻构筑物方面看，拟建桥梁距下游花津桥约500 m，距上游弋江桥约600 m，根据规范要求，Ⅰ～Ⅴ级航道两相邻水上过河建筑物的轴线间距应大于代表船队与代表船队下行5 min 航程之和，该河道最大水速V1=0.84 m/s，设计船舶静水航行速度按7.2 km/h 计，则V2=2 m/s，下行船舶对岸速度Vt= V1+ V2=2.84 m/s，则两跨河建筑物的最小轴线间距L=Vt+Lc=2.84 ×60 ×5 +160 =1 012 m，桥距不能满足规范要求。

综合来看，拟改建桥梁距离上下游规划弯道直线段距离较近，距上、下游桥梁距离也小于规范要求，桥址位置不够理想，但考虑到该桥为改造工程，且位于芜湖市区，受自然条件及城区两端接线道路限制，改建方案可采取了加大桥梁跨度直至一跨跨越通航水域的措施，可以满足《内河通航标准》的要求，桥梁原址重建是可行的。

(2)通航孔跨径布置

对现场实际情况及前期收集到的相关资料进行深入分析，认为主桥跨径应考虑以下几个因素:

①在满足各边界条件的前提下，应尽量缩小主桥跨径，以降低造价，节省投资;

②主跨应满足青弋江规划Ⅲ级航道的要求(通航净宽B=70 m，通航净高H=7 m);

③布置桥墩时应注意避让青弋江北岸的沿河路，并根据其拓宽改建的施工图设计预留改造空间;

④南岸堤坝退建后，桥位处的河口宽度将由70 m 增加到90 m，过水断面大大增加，根据青弋江上已建和在建桥梁的设计经验(如下游约500 m 处的花津桥)，在征得主管部门同意的前提下，在做好堤坝的防渗透措施的前提下，可以考虑将桥墩布置于堤坝或其迎水面坡式护岸上，以减少主桥跨径节省造价。

综合考虑以上各有利和不利因素，将北岸的桥墩布置于河道内，南岸桥墩布置于南岸防洪墙南侧，主桥跨径按96 m 控制。

(3)主桥总体布置

新建中江桥的主要特点是:

①桥梁结构高度要小。为减小道路改建对周围环境的影响，九华路需在中江桥以北200 m 处落地，而芜申运河航道改造需要将桥梁梁底标高抬升约3.5 m，为满足桥头引道的纵坡要求，桥梁的结构高度宜尽量减小。

②桥梁建设周期要短。九华路为穿越芜湖中心城区的最重要的一条南北走向道路，本次改建采用断交施工，新建桥梁的建设周期应尽量缩短以缓解市区的交通压力。

③老桥必须整幅拆除。现状中江老桥为整幅布置，其结构形式不适合翻交施工(即拆半幅建半幅)，新建桥宜采用整幅布置，以实现桥梁的整拆整建。

④新建桥为超宽桥梁。新建中江桥机动车道为双向六车道规模，桥梁总宽度在40 m 左右，属于超宽桥梁;

⑤施工期间不能断航。根据航道管理部门的要求，桥梁施工期间不能断航。

根据以上特点，对适合本工程的可能的桥型方案——下承式系杆拱桥、独塔斜拉桥等方案进行了分析比选，最终选用了最适合本工程的独塔双索面斜拉桥。

主桥跨径布置为96 m+66 m，机动车道为双向六车道，两侧各布置2.0 m 锚索区、3.5 m 宽的非机动车道和3.0 m 人行道，整幅桥面全宽为42 m。主桥基本结构体系采用塔、墩、梁固结的刚构体系，这种体系不需要设置支座，节省费用，并减少后期养护的更换工作，同时提高了结构的整体刚度。

4 桥梁结构设计

(1)主梁

主梁标准宽度42 m，主梁顶面设置2.0%双向横坡，梁肋中心高2.53 m，主跨标准肋宽2.0 m，边跨肋宽2.5 m，两主肋中心距27 m，两主肋之间用横梁及桥面板相连，桥面板厚28 cm，纵向每隔6 m 设一道预应力混凝土横梁，横梁厚度30 cm。主梁标准节段长6 m。

主梁的两主肋之间用横梁及桥面板相连，每道标准横梁设置3 束ΦS15.20 －15 高强度低松弛钢绞线。斜拉索锚固于梁肋中，锚固点距离梁底0.5 m。

(2)索塔

常规斜拉桥索塔在拉索锚固区为空心结构，设置环向预应力或钢锚箱进行拉索锚固，为满足斜拉索的张拉空间要求，箱室内顺桥向净宽尺寸应为4 m 以上，再加上索塔的壁厚，空心索塔的顺桥向尺寸一般不小于5.5 m。考虑到本桥主跨跨径相对较小，索塔顺桥尺寸过大会导致整个桥梁比例不协调，因此本次设计采用实体塔柱、拉索在索塔上交错锚固，这样可以大大减小索塔顺桥向的尺度，取得良好地景观效果。

索塔纵向为单柱式，横断面上共布置两个塔柱，两塔柱中心距为27.0 m，索塔总高54.61 m，桥面以上索塔塔高41.003 m，塔高/主跨=0.455;以主梁为界，将塔柱划分为上、下两部分。上塔柱标准断面为矩形，顺桥向尺寸为3.5 m，横桥向尺寸为2.5 m，为满足索塔的受力需要，上塔柱靠近桥面的约16.5 m 范围设计为变截面形式，顺桥向尺寸由3.5 m 渐变为7.0 m，横桥向尺寸保持不变。下塔柱标准横断面亦为矩形，顺桥向尺寸为5. 5 m，横桥向尺寸为2.5 m。主塔采用实心混凝土截面，斜拉索穿过主塔截面交叉锚固，主跨侧每根塔柱为单排索面，边跨侧每根塔柱为双排索面。主跨侧每个塔柱布置12 根斜拉索，边跨侧每根塔柱布置24 根斜拉索，斜拉索竖向间距为1.8 ～2.3 m。

(3)斜拉索

斜拉索索型为扇形布置，采用材料为平行钢丝，主梁上的标准索距6 m，塔上标准索距为1.8 m。

(4)基础

根据地质勘察报告，本场地位于扬子地台坳沿江拱起断裂褶皱带内，处于宁芜火山岩盆地南端边缘，其基岩岩性多为泥质粉砂岩，火山角砾岩、凝灰岩。其中第⑤层中风化火山角砾岩，强度高，力学性质好，可作为桩基持力层，桩基进入持力层的深度按照2 倍桩径控制。

桩长30 m，每个承台下布置11 根φ200 cm 的钻孔桩。