荆州楚都大道跨海子湖特大桥设计

黄权锋

[林同棪国际工程咨询（中国）有限公司武汉分公司，湖北 武汉430000]

1 工程概况

楚都大道跨海子湖桥梁工程位于楚纪南城、海子湖生态文化旅游区，该项目为沟通海子湖南北两岸的主要功能性桥梁，是规划楚都大道的重要控制性节点工程，跨越江汉渠和海子湖，毗邻纪南城遗址、郢城遗址和海子湖生态文化旅游区。

本项目设计范围为楚都大道南起凤凰大道平交口，设计起点桩号为K3+040.910，从北至南依次跨越规划通道、海子湖、江汉运河及其堤顶道路、滨河大道，终点桩号为K5+130.000，全长2 089.09 m。桥型方案采用多跨变截面连续梁桥，整体一联布置，桥梁跨径布置为65 m+123 m+156 m+123 m+10×90 m+55 m，全长1 434 m（含桥台）。道路定位为城市主干路，布置形式为双向六车道+ 非机动车道+人行道。

主桥标准横断面见图1，主桥总体布置见图2。

2 主要技术标准

楚都大道跨海子湖特大桥采用如下技术标准进行设计：

（1）道路等级：城市主干路，双向六车道；

（2）设计时速：50 km/h；

（3）荷载等级：城-A 级，人群荷载2.5 kN/m2；

（4）桥梁横断面布置：2.75 m（人行道）+3 m（非机动车道）+22.5 m（机动车道）+3 m（非机动车道）+2.75 m（人行道）=34.0 m；

图1 主桥标准横断面示意图（单位:cm）

图2 主桥总体布置图（单位:m）

（5）设计安全等级：一级；

（6）设计基准期：100 a；

（7）桥梁抗震设防标准：桥位区地震基本烈度为6 度，地震动峰值加速度为0.065g，地震动反应谱特征周期为0.45 s。桥梁抗震设防类别为乙类，桥梁抗震设防措施等级按7 度设防；

（8）设计水位

a. 常水位：28.70 m；

b. 100 a 一遇洪水位：32.20 m。

引江济汉渠航道标准：

c. 通航标准：三级航道（1 000 t 级）；

d. 通航净宽：60 m；

e. 通航净高：不小于8.5 m；

f. 设计最高通航水位：32.92 m。

3 结构设计

3.1 桥型方案研究

3.1.1 桥梁设计控制因素分析

（1）通航条件

本项目桥位跨越引江济汉渠，根据引江济汉渠相关管理部门《关于海子湖大桥跨越引江济汉运河的相关要求》，该人工河渠为三级航道（1 000 t 级），按初步设计要求为最高水位不低于9 m 净空，且明确渠道内不得设置桥墩。根据《内河通航标准》（GB 50139—2014），该河渠通航孔净宽60 m，净高9 m。

引江济汉渠水面宽约90 m，河道内不设置桥墩，即主跨需大于90 m。

（2）河堤控制条件

引江济汉渠为南水北调工程，根据前述《关于海子湖大桥跨越引江济汉运河的相关要求》，河堤内外坡均埋设有光缆和变形观测的埋件，明确桥墩不能在内坡设置，必须设置在两侧排水沟外，因此桥梁跨越引江济汉渠主跨跨度不宜小于156 m。

（3）水中基础施工

海子湖段仅需通行少量小型游船，因此桥梁跨度在50～90 m 范围内均可行。考虑到水中基础施工难度大、工期长，造价贵，同时考虑水上施工条件差，本次设计推荐方案采用90 m 大跨连续梁跨越海子湖水域，尽可能减少水上工作量，提高工作效率，加快施工速度，确保施工安全。

（4）桥梁景观风格

桥梁位于荆州纪南生态文化旅游示范区内，大桥北岸即为规划楚王宫地块和园博园地块，区域景观要求高，且为荆楚文化风格，因此大桥宜采用仿古风格，体现荆州当地历史、人文文化，与楚王宫、园博园风格协调、统一。

（5）环境保护

桥梁位于旅游示范区内，海子湖水域良好，湿地景观优美，大桥处结构本身应注重景观外，在施工过程中应尤其注重生态环境的保护，场地内不宜大填大挖，海子湖水域范围内不宜采用土围堰支架施工大桥结构，宜采用对桥位环境影响较小的节段悬浇、预制拼装、移动模架等施工方式。

通过对以上桥梁设计控制因素分析，经过荆州海子湖投资有限公司、荆州市规委会和市政府审议通过，如图3、图4 所示效果图作为推荐实施方案。

实施方案上部结构采用十五跨预应力混凝土变截面连续梁桥，桥跨布置为：65 m+123 m+156 m+123 m+10×90 m+55 m=1 422 m，桥梁全长1 434 m（含桥台）。

桥面横向布置采用：2.75 m（人行道）+3 m（非机动车道）+2×11.25 m（车行道）+3 m（非机动车道）+2.75 m（人行道）=34 m。

图3 海子湖特大桥效果图一

图4 海子湖特大桥效果图二

3.1.2 结构体系比选

桥梁为超长联连续梁结构，结构多次超静定，受力较复杂，我们为此设计了三种结构体系进行比选，见表1。

3.2 约束体系

全桥整体一联。桥位区地震基本烈度为6 度，且本桥主跨156 m 属于特大桥梁，按照《公路工程抗震规范》（JTG B02—2013）的要求，本桥抗震设防类别为乙类，按7 度区设计。

本桥采用摩擦摆锤式减隔震系列支座，平面布置为：全桥各个墩台顶均采用双支座，在P7 墩顶设置一个固定减隔震支座和一个横向滑动减隔震支座，其它墩台顶均采用纵向、双向减隔震滑动支座。

摩擦摆减隔震系列支座，与普通球型支座功能一样，当地震来临时，桥梁所承受的水平力大于剪力螺栓剪断力时，剪力螺栓剪断，限位装置打开，支座通过圆弧面之间的相对滑动，将梁体与墩台隔离开，使大部分地震能量无法从墩台传递到梁体。

3.3 上部结构

上部结构采用预应力混凝土变截面连续箱梁。主梁总宽33.8 m，采用分两幅布置，单幅桥宽16.9 m，为单箱双室直腹板截面形式，两幅之间顶板设置2 m宽纵向湿接缝（设置纵向铰缝）。箱梁通过结构找纵、横坡。顶板横坡2%，底板水平。

箱梁156 m 主跨跨中截面中心线处梁高为3.5 m，墩顶梁高12 m，梁底面均采用2.7 次抛物线渐变。123 m 跨跨中截面梁高3.5 m，墩顶梁高分别为10 m、12 m，梁底面分别采用2.7 次、2.6 次抛物线渐变。90 m跨跨中截面梁高2.5 m，墩顶梁高分别为8 m、7 m，梁底面分别采用3.0 次、2.6 次抛物线渐变。

表1 结构体系比选表

3.4 下部结构

桥墩采用C40 钢筋混凝土。全桥桥墩均采用矩形截面板式桥墩，墩高为2.5～8.84 m。P1～P14 两幅采用分离式桥墩，单幅桥墩横向宽11.5 m。由于本项目工期紧，对承台纵向尺寸进行适当加宽，从而保证悬浇梁0 号段施工时有稳定的支撑，同时，又能搭设用于平衡悬臂施工不对称荷载的临时支墩，保证结构安全。

所有桥墩均采用承台接群桩基础。

4 施工方案

由于挂篮悬臂浇筑施工对引江济汉渠航道的影响小，对海子湖水域环境影响小，在施工工期及费用上均有一定的优势，因此，推荐采用挂篮悬臂施工。

桩基础根据桩径、桩长及地质水文条件等情况，采用钻孔灌注桩。承台、墩身均采用现浇的方式。边跨路堤段主梁采用支架现浇施工，跨水域段主梁采用挂篮悬臂浇筑施工。主要工序如下：

工序1：施工进场，清理现场，进行施工准备；海子湖水域范围内搭设临时土路堤；实施A0、A15 台后填方段，压实度不小于96%。

工序2：施工P1～P14 桥墩桩基础、承台及墩身；施工A0、A15 桥台桩基础及承台；施工仿

古建筑基座桩基础及承台。

工序3：在承台上搭设支架，施工P1～P5、P12～P14 墩主梁0# 块。0#块完成后，搭设临时支墩，对墩梁临时固结处理；安装P1～P5、P12～P14 墩挂篮，逐段对称悬浇主梁（考虑不平衡配重），并适时张拉预应力；施工A0、A15 桥台台身，并回填台后路基段；安装A0、A15 临时支架，并进行预压；支架上施工A0、A15 边跨现浇段。

工序4：继续支架上施工A0、A15 边跨现浇段；安装P6～P11 墩挂篮，逐段对称悬浇主梁（考虑不平衡配重），并适时张拉预应力。

工序5：按如下顺序进行合龙：①吊架上合龙P4～P5、P6～P7、P8～P9、P10～P11、P12～P13 段；②边跨合龙A0～P1、P14～A15；③吊架上合龙P5～P6、P9～P10、P13～P14 段；④吊架上合龙P1～P2、P3～P4、P11～P12 段；⑤吊架上合龙P7～P8；⑥吊架上合龙P2～P3。完成全桥合龙，见图5。然后对全桥竖向预应力钢筋进行二次补充张拉，施工两幅箱梁桥面板后浇带。

图5 合龙步骤示意图

5 结 语

海子湖特大桥是国内首例双幅15 跨连续梁景观桥，为全国同类型桥梁榜首。桥梁整体结构简洁、线条流畅，景观效果好，见图6；且桥址位于楚王宫旅游景区附近，与景区环境协调性好，整体美感突出，展现了荆州城市的独特魅力。可为类似涉航道、涉湖桥梁规划和建设提供借鉴。该桥于2019 年9 月建成通车。