太清路贾鲁河桥桥梁景观提升改造案例分析

毛红涛

摘要：周口市太清路贾鲁河公路桥景观提升改造，在原桥外侧新建两个相互交叉的装饰拱肋，主拱跨径为100m，副拱跨径105m，拱肋造型新颖，增强了竖向变化，提升了桥梁景观层次。本文介绍了该桥的主要技术标准、总体结构布置、主要结构及计算分析，可以为类似工程提供借鉴和参考。

关键词：斜跨拱;主副拱;拉索;箱梁;设计

1工程概况

太清路贾鲁河桥位于河南省周口市，太清路作为周口市的北环路，与龙源路、太昊路、周口大道组成周口市的三环。太清路路线走向与S102重合，现状太清路贾鲁河桥按照公路标准设计，设计时未进行专项景观设计。随着周口城区框架不断拉大，城区规模越来越大，S102逐渐发展成为周口市的北环路，主要承担着过境车辆和进出入周口市的交通流量，太清路贾鲁河桥成为进出周口市的门户，景观等级比较高，是向外展示周口形象，塑造城市名片的重要位置，但是现状太清路贾鲁河桥景观不符合周口市整体景观规划，因此周口市政府提出在不拆除现状桥梁基础上进行太清路贾鲁河桥景观提升改造计划。

2主要技术标准

道路等级：城市快速路;设计速度：80km/h;设计荷载：城-A级，人群荷载4.5kPa，按规范进行折减;桥面防水等级：I级（防水层使用年限≥15年）;桥梁横断面：5m（新建人行桥）+1.3m（侧分带）+3m（人行道）+34m（车行道）+3m（人行道）+1.3m（侧分带）+5m（新建人行桥）=52.6m;通航等级：远期单孔通航净空80×7m。

3方案构思

3.1桥梁地理位置及现状

现状桥梁位于周口市西北部太清路与贾鲁河交叉处，距离机西高速下站口约7.5公里，机西高速上下站车辆可以通过S102南北段汇人太清路。太清路规划为城市快速路，主要承担着周口市东西向过境与出入城区的车辆。现状桥梁上部采用13×20m的空心板结构，下部采用墩柱接盖梁，桥梁总长265m，桥梁整体位于半径1025m的圆曲线上，桥梁设计轴线与贾鲁河水流方向夹角120度，桥梁横向宽40m，桥面划分为双向八车道，桥梁两侧各设置3m宽的人行道。桥梁两侧各铺设一道沿桥热力管线，热力管直径400mm。

3.2改造分析及设计定位

从城市规划结构上看，太清路贾鲁河桥处于西部休闲居住片区北端。太清路为城市快速路，作为进入周口中心区的形象展示，该桥梁应具有景观标志性，宜采用带上部结构的拱桥、斜拉桥、悬索桥等。桥梁周边用地以绿地和居住用地为主，周边地势比较开阔，景观视角点居多，作为进出人周口的门户，桥梁宜采用景观性强的上部建筑，展示周口形象。

3.3存在问题及改造意见

存在问题：现状桥梁管线直接裸露在桥梁侧面，桥梁以交通功能为主，景观性较差;现状桥梁采用简支空心板结构，从结构安全上不宜布置拉索。

改造意见：鉴于该桥位置的重要性，结合桥梁平面曲线线性，增加上部構造，以增强竖向变化，提升桥梁景观层次。

3.4设计元素及理念

考虑到现状桥梁较长，且处于平曲线上，故设计将景观、美学、经济和受力性能有机结合，采用两个不同角度的斜跨拱有机组合的形式，营造出回旋缠绕的效果，使其能够很好的与现状桥梁相融合。方案借鉴该桥北侧的“颍川八景”中“滨河渔唱”（渔人架着柳叶般的扁舟，在风波烟雾里穿梭，举网得鱼，或鲤，或鲫，或鳜……）这一景点，将桥命名为“梦萦贾鲁”，使人们可以重温当年魂牵梦萦的贾鲁河美好画卷。图1位桥梁改造后效果图。

4总体结构布置

结构总体布置结合建设单位意见，贾鲁河远期考虑通航，拆除不能满足通航要求的空心板桥，远期新建桥梁只需要更改拉索位置，拱肋可以继续使用。新建人行桥考虑通航规模与经济合理性，按照不考虑通航要求进行布置，远期通航时，与现状空心板桥一并拆除。

在现状桥梁两侧新建装饰斜跨拱拱肋，拱肋有两个相互交叉的主副拱组成。斜跨拱跨径考虑贾鲁河远期通航，单孔通航净宽不下于80m，主拱跨径为100m，副拱跨径105m。拱肋有两个相互交叉的主副拱组成。主拱采用直径2m的钢管，主拱矢高60m，矢跨比1/1.67，副拱采用直径1.5m的钢管，副拱矢高65m，矢跨比1/1.62，主副拱拱轴线均采用抛物线。主副拱之间通过不断扭转的风撑连接，风撑截面为0.8m钢管。由于现状桥梁不宜设置拉索，在现状桥梁两侧新建一座Sm宽的人行桥，新建人行桥与现状贾鲁河人行道相互连接，人行桥桥梁结构形式采用钢筋混凝土箱梁，梁高1.5m，桥梁墩台位置及斜交角度与原桥一致，桥梁西侧跨径组合为（20+19.977+19.868+19.874+19.876）m，桥梁东侧跨径组合为（20+20+20.075+20.159+20.136）m。拱肋通过拉索与人行桥相连接，拉索整体呈网状，拉索在拱肋端为固定端，在箱梁顶端为张拉端。图2桥梁立面布置图。

5主体结构设计

5.1上部结构

主拱采用厚度为20mm的钢管，副拱采用厚度为20mm的钢管，为了方便运输与吊装，主副拱共划分为9个节段，风撑采用厚度为12mm的钢管，风撑与主、副拱肋焊接。主副拱内均设置纵向I型加劲肋，主拱设置16片，副拱设置12片，加劲肋高120mm，厚10mm。主副拱内在风撑位置与拉索位置相应设置横向的环形加劲肋，加劲肋厚度14mm。人行桥上部采用等高度钢筋混凝土箱梁，箱梁宽5m，布置为单箱双室，顶板厚为0.22m，底板厚度0.22-0.42m，端横梁宽1.2m，中横梁宽1.6m，腹板厚0.4-0.5m。箱梁外侧采用直腹板，悬臂长度0.25m，在梁端位置悬臂加长至1.53m，与原桥人行道相接。

5.2下部结构

拱肋端部插入混凝土拱座内，拱肋通过剪力钉和锚筋与拱脚可靠连接，剪力钉型号采用中19×200mm，间距300mm，锚筋采用直径为28mm的钢筋。主拱拱脚顶面尺寸为3m的圆，拱脚底面尺寸为4.5m的圆，副拱顶面为2.5m的圆，底面为3m的圆，拱脚高度10m，拱脚中间尺寸线性变化。拱底设置8.5×8.1m的承台，承台高度2.5m，承台下设置5根直径1.5m的钻孔灌注桩。人行桥桥墩采用直径1.0m的圆柱式桥墩，下接直径1.2m的钻孔灌注桩，墩顶与墩柱之间各设置一道柱间系梁，桩顶设置一道桩间系梁。墩柱与系梁采用C40砼，桩基采用C30水下砼。

5.3斜拉索设计

双幅人行桥通过18根拉索与拱相连，斜拉索整体呈网状，拉索在两幅桥上反对称布置，斜拉索上方通过耳板与拱肋相接，下方通过耳板固定在箱梁上。斜拉索采用防腐性能优越的环氧喷涂无粘结钢绞线斜拉索体系，索体采用s15.2mm环氧喷涂钢绞线成品索，张拉端和固定端采用配套定型产品。

6主体结构分析

6.1模型建模

桥梁采用结构分析软件Midascivil/870建立单梁模型进行计算分析。计算分为4个施工阶段，包含下部基础及拱脚施工，钢拱及人行桥落架（满堂支架法施工）、人行桥二期施工，安装吊杆并进行张拉，收缩徐变阶段。拱肋计算荷载主要包含自重、风荷载、整体升降温、吊杆张拉力。单梁模型结构离散成455个单元，424个节点。图3为结构计算模型。

6.2拉索张拉力

单幅桥梁共设置9根拉索，拉索最大长度达到72m，拱肋端为固定端，箱梁顶面端为张拉端，由于拱肋仅作为装饰结构，拉索张拉力不宜过大，但是考虑桥梁的景观性，拉索垂度也不宜过大，因此控制拉索垂度成为控制张拉力的一个关键因素。本桥斜拉索控制力按照其最大下挠值不超过L/350控制，（L为拉索长度），达到肉眼无法察觉到索体下挠，以达到更好的景观效果。最终确定拉索张拉力为15KN，拉索最大下挠值13cm。

6.3计算结果

单梁计算结果表明，在承载能力极限状态下，主拱肋最大拉应力81.6MPa，最大压应力84.2MPa，均位于拱脚区;风撑最大拉应力81MPa，最大压应力84Mpa。在正常使用极限状态下，主拱肋最大拉应力71.5MPa，最大压应力73.8MPa，均位于拱脚区;风撑最大拉应力71MPa，最大压应力73Mpa。在一阶模态下，屈曲稳定系数为66，大于4，稳定性满足要求。

7结语

该桥在保证安全性、经济性，并满足了桥梁远期通航要求的前提下，考虑了造型别致、景观优美、与周边环境及原桥梁相适应。原桥结合相互交叉的拱肋造型，相得益彰，对于公路桥景观提升改造提出了一个新的思路。该桥与2018年7月完成设计，2018年12月开始施工，相信在精心设计和施工下，该桥将成为周口市一个标志型建筑。