某国道富春江大桥桥型方案比选研究

邓绍玉

(浙江树人大学城建学院，浙江杭州　310015)



某国道富春江大桥桥型方案比选研究

邓绍玉

(浙江树人大学城建学院，浙江杭州310015)

摘要:结合某国道富春江大桥的工程概况，为取得经济合理、便于施工的桥型，提出了预应力混凝土V型刚构、预应力混凝土连续梁桥和连续刚架系杆拱桥三种桥型方案，并从结构选型、技术含量、造价、与周围的环境是否协调等方面进行了比较，推荐采用预应力混凝土V型刚构桥。

关键词:桥型，V型刚构，连续梁，拱桥

1　工程概况

某国道是经过浙江省境内的主要干线公路之一。该项目富阳段工程所在区域属富春江流域。富春江江宽700 m～1 000 m，平均水深12 m，全长87 km。据富阳水文站资料，富春江靠近项目区段常水位4．32 m，历年最高水位12．93 m(1983年7月12日)，最低水位3．34 m。本桥位于程坟村西南，长约1 580 m，属冲积平原地貌，地形略有起伏。初步设计阶段根据GBJ 139—90内河通航标准确定通航净空为55×8 m，主跨确定为120 m。桥址区上覆亚粘土、砂砾覆盖层，下伏砂岩，断裂构造不发育，场地稳定性较好。

2　桥型方案构思

根据安全、适用、经济、美观和有利环保的原则，并考虑因地制宜、便于施工、就地取材和养护等因素，同时考虑目前国内外建桥经验、施工技术力量、施工设备及手段等多方面因素，以确定一个较合理的桥型方案。根据本桥环境及工程特点，结合功能要求，可供选择的桥梁形式有拱桥、梁桥、斜拉桥和悬索桥等基本桥型。下面对方案比选情况做详细介绍:

1)拱桥:拱桥是我国公路上使用广泛且历史悠久的一种桥梁结构型式。它能较好地与周围自然景观融为一体。拱桥跨越能力大，施工方法也较多，能较好的适应河中架设要求，对河道通航影响小。根据本桥地形、地质情况，上承式有推力拱桥显然不是本桥的理想结构类型，首先予以放弃。本桥主桥区域离水面高度较大，达19 m，若采用下承式拱桥墩高与拱桥矢高比例较大，不协调，景观效果不理想，故本次设计选用中承式结构进行比选。桥位区河面宽度达800 m，主桥所占比例不宜过小，最终本次初步设计确定采用68 m+120 m+68 m三跨中承式拱桥为比选方案。

2)梁桥:梁式桥是广泛采用的基本桥型方案，以其结构简洁、线条流畅、造价经济合理受到工程界的广泛青睐。梁式桥具有施工技术成熟，行驶舒适，后期维护费用低等优点。大跨度梁式桥主要有连续梁(刚构)和V型刚构两种，V型刚构受力及功能同连续梁，外形较连续梁优美，建筑高度略低于连续梁。设计中选用68 m+120 m+68 m预应力混凝土V型刚构、68 m+120 m+68 m预应力混凝土连续梁桥作为比选方案。

3)缆索承重桥梁:缆索承重桥梁(悬索桥、斜拉桥)以其跨越能力大而著称，气势雄伟，具有很好的景观性和标志性，但造价相对较高，后期维护费用相对较大，且桥位区通航净空要求较低，主桥跨度不大，不适宜修建此类桥型，因此予以放弃。

3　桥型方案设计

根据以上方案设计思路，本桥主桥做了三个方案进行比选，以下分别对三个桥型方案作逐一概述。

3．1方案一:V型刚构方案

主桥为(68+120+68)m V型刚构方案，其中主墩为预应力混凝土V型墩，斜腿与主梁固结，边墩墩梁放松，设置盆式橡胶支座，从而形成V型刚构体系。

上部结构主梁横断面采用单箱单室直腹板断面，箱梁顶板宽12．75 m(单幅箱宽)。箱梁底宽6 m，两侧翼缘板悬臂长3．375 m，顶板厚0．25 m，底板厚度由根部的0．7 m变化至跨中0．3 m。顺桥向梁底为圆曲线，根部梁高6．2 m，跨中梁高2．5 m，箱梁采用直腹板，腹板厚0．45 m～0．7 m。箱梁采用三向预应力体系，纵向预应力钢束设置了顶板束、腹板束和底板束。

V型墩斜腿为实体墙板式预应力混凝土结构，主墩均采用高桩承台钻孔桩基础，承台平面尺寸为10．5 m×9．5 m，厚4 m。每墩采用4根2．5 m钻孔灌注桩，桩长41 m，桩尖嵌入弱风化砂岩。

边墩采用带盖梁板式桥墩，以增强与主墩的协调性，墩身厚2 m，桥墩底宽6 m。基础采用4根1．5 m钻孔灌注桩，承台厚2．5 m，平面尺寸7．6 m×6．6 m。

本方案桩基采用水上平台钻孔施工，承台可采用吊箱围堰施工，墩身采用爬模现浇施工。主梁采用挂篮悬臂现浇。根据工期安排，本桥施工工期为24个月。

3．2方案二:连续梁方案

主桥为(68+120+68)m连续梁方案，采用连续梁体系。

主桥上部结构主梁横断面采用单箱单室直腹板断面，箱梁顶板宽12．75 m(单幅箱宽)。箱梁底宽6 m，两侧翼缘板悬臂长3．375 m，顶板厚0．25 m，顶板厚0．3 m，底板厚度由根部的0．8 m变化至跨中0．3 m。顺桥向梁高采用圆曲线变化，根部梁高7 m，跨中梁高3 m，箱梁采用直腹板，腹板厚0．45 m～0．7 m。箱梁采用三向预应力体系，纵向预应力钢束设置了顶板束、腹板束和底板束。

主墩采用板式桥墩，墩身板厚4 m，宽6 m。基础采用4根2．5 m钻孔灌注桩，桩长41 m，桩尖嵌入微风化砂岩。承台厚5 m，平面尺寸10．5 m×9．5 m。边墩采用带盖梁板式桥墩，以增强与主墩的协调性，墩身厚2 m，桥墩底宽6 m。基础采用4根1．5 m钻孔灌注桩，承台厚2．5 m，平面尺寸7．6 m×6．6 m。

本方案桩基采用水上平台钻孔施工，承台可采用吊箱围堰施工，墩身采用爬模现浇施工。主梁采用挂篮悬臂现浇。根据工期安排，本桥施工工期为24个月。

3．3方案三:连续刚架系杆拱桥方案

主桥为(68+120+68)m三跨连续刚架钢管混凝土系杆拱桥，横向按单幅布置，由三片哑铃型拱肋组成，主拱圈与混凝土三角刚架相连。本桥外形刚劲有力，简洁明了，景观效果较好。

拱桥拱肋均采用悬链线，拱轴系数m=1．317，其中中跨跨径120 m，矢跨比1/4，边跨跨径68 m，矢跨比1/5。

吊杆及系杆:吊杆采用镀锌高强钢丝(fpk=1 670 MPa)，中间拱肋采用857，外侧拱肋为557。冷铸镦头锚具，容许承载力安全系数3．0，热挤PE防护。

系杆与吊杆一样，也是体外索，本设计采用环氧喷涂钢绞线，fpk=1 860 MPa。全桥每边侧拱肋均采用2根10-s15．2通长预应力束，中间拱肋采用2根19-s15．2通长预应力束;另外，由于中跨拱脚水平推力较边跨拱脚水平推力要大得多，在边侧拱肋配置6根10-s15．2短预应力束，中间拱肋采用6根19-s15．2短预应力束。

横梁及桥面板:横梁包括吊杆横梁和拱脚横梁2种。吊杆横梁高度160．0 cm～184．0 cm，采用现场预制，按预应力混凝土A类构件设计。拱脚处设置强大的横梁，横梁采用箱形断面，采用C50的预应力混凝土结构，高度200 cm，设4道横隔板。横梁两侧设牛腿，正桥π形板及两侧T梁支承于牛腿上。

桥面板采用预制π形C40钢筋混凝土板和现浇整体化层构成。

主墩及边墩均采用分离式矩形墩，横桥向分为3个墩，在墩顶通过墩顶横梁连成整体。主墩顺桥向宽4．5 m，横桥向宽度分别为5．0 m，6．0 m和5．0 m。边墩顺桥向宽4．0 m，横桥向宽度分别为4．0 m，5．0 m和4．0 m。桥墩采用C50混凝土。承台为分离式矩形承台，承台厚度4 m，采用C30混凝土。主墩桩基采用14根D2．0 m钻孔灌注桩;边墩桩基采用14根D1．5 m钻孔灌注桩。桩基按嵌岩桩设计，采用水下C25混凝土。

本方案桩基采用水上平台钻孔施工，承台可采用吊箱围堰施工，墩身采用爬模现浇施工。

主拱肋施工可采用缆索吊装，节段扣挂法施工，两侧各设主、扣索后锚及横向八字缆风索锚。当拱肋合龙成拱后，桥墩就开始承受主拱后续施工加载产生的单向推力，为了控制桥墩的受力和水平位移在允许范围内，需根据加载情况逐步安装并张拉系杆，以此来平衡主拱的推力。根据工期安排，本桥施工工期为24个月。

4　主桥方案技术、经济及景观综合比选

三种桥型方案综合比较见表1。

表1　主桥方案综合比较表

主桥三种方案均能满足使用要求，而且技术成熟，安全可靠，工期有可靠保障，但又各具特点。经过综合比较，推荐采用V型墩连续刚构方案。

参考文献:

［1］ 交通部公路司．降低造价公路设计指南［M］．北京:人民交通出版社，2005．

中图分类号:U442

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0188-02

收稿日期:2016-04-06

作者简介:邓绍玉(1979-)，女，讲师

The bridge type selection and design of Fuchun River Bridge

Deng Shaoyu
(The Urban Construction College of Zhejiang Shuren University，Hangzhou 310015，China)

Abstract:Combining with Fuchun River Bridge engineering conditions on the national road，in order to achieve economic，rational and construction available bridge type，the paper puts forward three kinds of bridge-type scheme of prestressed concrete V-shape steel structure，prestressed concrete continuous bridge and continuous steel structure arch bridge，the paper makes a comparison from aspects of structural shape selection，technical content，and surrounding environment coordination，and finally recommend to apply prestressed concrete V-shape steel structure bridge．

Key words:bridge type，V-shape steel structure，continuous beam，arch bridge