武汉泥江湖大桥设计

宋先进，魏顺波

（林同棪国际工程咨询（中国）有限公司武汉公司，湖北 武汉 430000）

1 工程概况

泥江湖大桥为武汉市东西湖区金银湖环湖路的一座下承式拱梁组合桥，跨越金银湖湖汊，跨径31 m+90 m+31 m，全长167.24 m，见图1。主梁采用预应力混凝土箱梁，梁内设系杆。桥梁左、右侧均设主拱、副拱，主拱外倾，倾斜角度22.5°；副拱内倾，倾斜角度亦为22.5°。主拱、副拱均采用钢箱梁结构。桥面变宽，桥台处桥宽43.492 m，跨中最宽处桥宽54.5 m。

本桥位于东西湖区金银湖环湖路，景观功能突出，为东西湖区标志性景观桥梁。

2 设计标准

道路等级为公路二级兼城市次干路；设计车速50 km/h；设计荷载为公路—I级兼城—A级，人群荷载3.5 kPa；跨中桥宽：2×[4.25 m（外侧吊杆区）+3 m（人行道）+4.0 m（非机动车道）+3.5 m（结构区）+0.5 m（防撞护栏）+12 m（车行道）]=54.5 m；桥台前墙桥宽:2×[5.246 m（人行道）+4.0 m（非机动车道）+0.5 m（防撞护栏）+12 m（车行道）]=43.492 m。

3 方案研究

3.1 景观研究

本桥桥型为非常规拱梁组合体系桥，桥面两侧各有一对主、副拱肋，其中主拱外倾、副拱内倾，倾斜的拱肋丰富了桥面空间，配以倾斜的吊杆，使其无论从何角度看，均像一只展翅的鲲鹏。动感十足、简洁大气，表现出极强的现代气息，见图2。

3.2 施工方案研究

桥梁所跨径河常水位下水深较浅，通常小于2 m，便于筑岛围堰，因此主梁采用钢管桩+贝雷梁上浇筑施工的方案，主拱及副拱采用分段吊装的施工方式。

4 结构设计

4.1 主梁

主梁采用混凝土箱梁，主跨跨中箱梁中心梁高2.5 m，在靠近P1、P2桥墩处26 m范围内梁高由2.5 m渐变至4.0 m。与主跨相邻的边跨箱梁也采用变高度设计，梁高由4 m渐变至2 m。梁高均按照二次抛物线变化。

主梁断面采用单箱四室截面，底板宽度23 m，顶板宽度由43.5 m渐变至54.5 m，通过顶板宽度变化实现，见图3。箱梁顶板厚0.28 m，腹板厚度0.6 m，底板厚度0.22 m。桥台处的横梁顺桥向宽度为4.5 m，P1、P2桥墩横梁宽度3 m。在靠近边支点横梁实体段两侧腹板由60 cm加厚至80 cm，在靠近中支点横梁实体段两侧腹板由60 cm加厚至110 cm。

沿桥纵向设置横隔梁，以支撑桥面板。边跨段横隔梁纵向间隔5 m左右，横隔梁的外侧悬臂端高度为100 cm，从腹板外侧8 m长度开始直线变高，与腹板相接处高度为177 cm；跨中段横隔梁间距与吊杆间距匹配为6 m左右，横隔梁的端部梁高同样采用100 cm，与腹板相接处高度为227 cm。由于桥面变宽设计，横隔梁端部的等高段长度也相应变化。在横隔梁的端部设置装饰板，提高结构景观效果。挡板为弧形，采用不锈钢材料。为满足施工要求，箱内横隔梁均设置人孔。

主拱吊杆的梁端锚块设置在腹板与横隔板相交处，顺桥向宽度为1 m。

主拱、副拱拱座均为一实心混凝土结构，顶面分别与钢拱相接，底面与主梁中横梁相连。在拱座底部设置竖向支承。

图1 桥型布置（单位：cm）

图2 泥江湖大桥效果图

4.2 钢拱

4.2.1 主拱

主拱采用倒梯形截面拱，顶宽2.0 m，底宽1.4 m，高1.8 m。拱轴线为二次抛物线，拱矢高约32.335 8 m（投影到正立面高度），跨度90 m，投影面矢跨比约为1/2.783；拱面内矢高约35 m，面内矢跨比约为1/2.571，倾斜角度22.5°，见图4。根据各段受力情况分别采用 24 mm、30 mm、40 mm、50 mm 厚钢板。

拱肋沿着水平线，分为11个节段。单肋最重节段为31 t。标准节段内设3～4道横隔板。纵向加劲板肋在吊杆隔板处与其焊接连接，而在普通隔板处则穿过所设的“V”型口不与隔板连接。节段内吊杆延长线通过截面质心，锚垫板通过承压板座在外径为325 mm，壁厚32 mm的锚管上。

4.2.2 副拱

副拱采用倒梯形截面拱，顶宽1.4 m，底宽1.0 m，高1.4 m。拱轴线为二次抛物线，拱矢高约11.086 5 m（投影到正立面高度），跨度150 m，投影面矢跨比约为1/13.529 9；拱面内矢高约12 m，面内矢跨比约为1/12.5，倾斜角度22.5°，见图5。根据各段受力情况分别采用30 mm、40 mm厚钢板。

拱肋沿着水平线，分为15个节段。单肋最重节段为23.0 t。标准节段内设3～5道横隔板。纵向加劲板肋在吊杆隔板处与其焊接连接，而在普通隔板处则穿过所设的“V”型口不与隔板连接。节段内吊杆延长线通过截面质心，吊耳与底板和腹板间为熔透等强焊接。

4.2.3 钢混接头

钢拱固结于拱座上，与混凝土拱座的连接采用钢混凝土结合段的方式。在钢混凝土接头处，主、副拱S0节段钢结构伸入拱座混凝土内约2 m，采用PBL剪力键与混凝土相连接。为增加钢混结合段处的刚度、可靠性以及平衡拱脚处的弯矩，钢拱锚座四周设置预应力钢绞线，通过施加预应力的方式使混凝土拱座内均匀受压。

4.3 吊杆

本桥共设置14对主拱吊杆、12对副拱吊杆。吊杆沿桥轴水平向吊点标准中心距为6 m左右，关于桥梁中心对称布置，均采用单吊杆。吊杆采用HDPE护套平行钢丝索，主拱吊杆上端为冷铸锚头，下端为可张拉式冷铸锚头。副拱吊杆上、下端均采用冷铸锚连接穿销式铰板形式。主、副拱吊杆均在梁端进行单端张拉。主拱吊杆分别锚固在主拱隔板以及梁端锚块上，副拱吊杆分别锚固在副拱端和人行道横梁的耳板上。考虑到疲劳、吊装、及可更换性，吊杆设计安全系数大于3.0。

图3 主梁构造 (单位：cm)

4.4 系杆

本桥主拱系杆索、副拱系杆索均布置在主梁桥面横梁下方。系杆索采用高强低松驰钢绞线成品拉索（外包PE防护套），系杆索规格为15-37型。主拱系杆索每个拱肋设置4根，锚固在主拱下拱座端部。副拱系杆索每个拱肋设置2根，锚固在副拱拱座端部。钢绞线系杆索安全系数大于2.5。

5 结语

泥江湖桥造型独特、景观优美，它采用复式拱肋，通过主拱、副拱不同方向的倾斜方式，营造出极为优美的桥梁型式，其拱肋布置、吊杆、主梁、系杆构造可为类似桥梁建设提供借鉴。该桥于2016年7月建成通车，运营以来，情况良好。

图4 主拱构造 (单位：mm)

图5 副拱构造 (单位：mm)