东莞市中洪公路槎马特大桥方案设计

2020-09-23赖苑林袁卫国

建材世界 2020年4期

解冰，赖苑林，袁卫国

(广东省冶金建筑设计研究院有限公司，广州 510080)

中洪路位于东莞市西北部，呈南北走向。起于东莞市中堂镇进园大道(往北通过跨东江北干流的规划中新大桥连接广州)，往南经中堂、望牛墩、洪梅镇，终于洪梅镇洪屋涡水道。终点通过太阳洲立交接上沿海公路。路线全长约19.396 km。项目连接中堂、望牛墩和洪梅三镇，未来将成为东莞市西北部南北向重要干道。项目设计按照“充分利用、安全舒适、合理可行”的设计思想，树立“可持续发展”的设计理念，以人为本，从线路、路基、路面、桥梁、立交、不良地质、环保景观等多方面采取相应措施。

槎马特大桥跨越倒运海水道，桥位位于中麻公路槎滘大桥和广深高速川槎大桥之间，河段河流顺直。现充分考虑地形地貌、地质条件、安全、环保、施工等多个因素，以确定最优的桥梁方案。

1 工程建设条件及技术标准

1.1 地形地貌及工程地质

桥位所在的河段河流顺直，河道水面宽约280 m左右，桥位处河道两岸地势较为平坦，两侧河堤均完整。根据水下地形图，主航道区域属于深槽地形，水深较大，不利于基础施工。

桥址地质主要揭露地层包括第四系覆盖层的填土层、海陆交互相沉积层和基岩的上第三纪粉砂质泥岩，根据其风化程度的不同，可以划分为强风化、中风化两个岩带。

1.2 技术标准

道路等级为一级公路兼城市主干道，设计速度为80 km/h，采用双向六车道，桥梁宽度33.7 m。桥梁设计荷载为公路-I级、城-A级，设计安全等级为一级，桥位场区地震动峰值加速度系数为0.05g。

2 方案比选

2.1 桥型方案构思

结合中洪公路“充分利用、安全舒适、合理可行”的设计思想，以及“可持续发展”的设计理念，根据桥位处地形、地貌及工程地质条件，同时基于通航和水利要求，槎马特大桥主桥跨径组合采用(90+160+90)m，可供选择的桥型主要有连续梁、波形钢腹板桥、连续刚构、拱桥、矮塔斜拉桥。

由于受纵断面制约，墩高较矮，主墩墩高约为14 m左右，考虑桥墩刚度较大，不宜采用连续刚构方案。

大跨拱桥应用于水面宽阔、通航船舶繁忙的海港时，造型美观，但施工难度大，对地质条件要求高，临时措施费用高，其经济性较差。

综上，从经济性和美观的角度对比，采用矮塔斜拉桥、波形钢腹板桥和连续梁桥型作为设计可行方案。

2.2 双塔单索面预应力砼矮塔斜拉桥

矮塔斜拉桥是介于一般斜拉桥和连续梁桥的一种新桥型。与一般斜拉桥相比，其主要特点为桥塔较矮、拉索倾角小、主梁刚度较大。与连续梁桥相比，其主要特点为受力合理、外观新颖、跨度更大。因矮塔斜拉桥具有以上优势，发展越来越迅速[1-3]。

设计方案主桥跨径组合为90+160+90 m，采用双塔单索面密索体系，主梁为变高度预应力混凝土结构，主塔造型基于水乡龙舟文化的主题，从龙舟的造型抽象而来，塔下部为单肢结构，从整体效果来看，龙舟塔造型轻巧优美。主桥桥型布置如图1所示。

方案基于该桥位处景观设计的精髓，对塔、梁、索的断面布置进行了优选，该桥型方案具有“施工方便快捷、技术成熟、工期与质量有保证、耐久适用”等特点。斜拉束检修方便，其提供强大的体外预应力，有利于减少结构高度，大幅度减小结构自重。结构采用墩塔梁固结体系，其有利于抗风与抗震。桥型轻巧、美观、外向，张力强。该桥型符合桥梁的轻量化、全寿命的先进设计理念。

2.3 预应力砼波形钢混合连续梁桥

波形钢腹板箱梁是以波形钢板取代了混凝土作为箱梁的腹板，同时采用箱梁内体外预应力技术的一种新型组合结构。这种新的结构形式解决了桥梁轻型化的问题，同时由于波形钢腹板的褶皱效应，使得顶底板混凝土因收缩徐变导致的变形不受约束，从而提高了混凝土板内的预应力效率[4,5]。

设计方案主桥采用(90+160+90)m波形钢腹板预应力砼连续梁，边中跨比值为0.56。除支点梁段采用混凝土腹板外，其余梁段采用波形钢腹板。主梁断面采用单箱单室箱梁，纵桥向采用变高度梁，中墩支点处梁高9.5 m，高跨比1/16.8，跨中梁高4.0 m，高跨比1/40。主桥桥型布置图如图2所示。

该桥型充分合理地使用砼、波形钢、预应力钢筋、普通钢筋四种材料，将“纵向混合、竖向叠合”的思路应用在传统连续梁上，使得连续梁这种传统桥型重获生命力，其极限跨度将重回200～250 m。

2.4 预应力砼连续梁桥

预应力砼连续梁比较常规，主桥跨径组合为90+160+90 m。桥型刚劲粗旷，外形简洁而实用。主梁断面采用单箱单室箱梁，主桥桥型布置图如图3所示。该桥型方案具有“结构简洁、经济性好、施工技术成熟、养护工作量小”的优点。但结构自重大，需定制大吨位抗震支座。运营期容易出现跨中下挠和腹板开裂，后期加固费用较高。