某钢桁刚构桥梁总体设计

摘 要：云碧峰大桥跨江段主桥为国内首座掌托型钢桁刚构桥，跨径布置为（64.08+120+64.08）m，桥梁全长248.16 m。主桥横桥向由车行桥及东、西两侧辅桥3部分组成，东辅桥为人行桥，西辅桥为人非混行桥，车行桥与东、西辅桥间通过横向上、下平联连接，形成整体结构体系共同受力。主桥上部结构采用变高度钢桁梁，正交异性钢桥面板，板桁结合，主墩采用空间网架式桥墩，钻孔灌注桩基础。云碧峰大桥跨江段主桥采用的掌托型钢桁刚构桥结构、空间网状桥墩及其与承台的连接方式等创新设计和施工工艺等为类似工程提供一定的借鉴意义。

关键词：钢桁刚构桥；空间网架式桥墩；钢混结合段；主桥设计；结构计算；施工方法

中图分类号：U448.23 文献标识码：A   文章编号：2096-6903（2024）07-0112-04

1 工程概况

上饶云碧峰大桥作为一座具有集机动车、非机动车与步行通行复合功能的景观桥，大桥跨越信江，南连东岳路，北接三清山东大道，为信江湿地公园主要出入口。云碧峰大桥由主桥、两岸引桥、联络道及梯道（远期实施）4部分组成。云碧峰大桥主桥横跨信江，全长约714 m，为车行桥；东辅桥为人行桥，长约643 m；西辅桥供人非通行，全长约827 m。跨江段主桥为国内首座钢桁连续刚构桥，跨径布置为（64.08+120+64.08）m，桥长248.16 m，由车行主桥及东、西辅桥3部分组成，上部结构采用变高度钢桁梁，车行主桥与东、西辅桥间通过横向上、下平联连接，形成整体结构体系共同受力[1]。

2 主要技术标准

主桥为城市次干路。设计速度30 km/h。荷载标准为城-A级，人群荷载为3.5 kN/m2，人非荷载为5 kN/m2。桥梁设计基准期为100a。设计安全等级为一级。耐久性设计环境类别为Ⅰ类。车行桥主桥宽8 m，双向两车道，东辅桥（人行桥主桥）宽4.5 m；西辅桥（废机动车与人行桥主桥）宽4.5 m。地震基本烈度6度，水平地震动峰值加速度值为0.05 g。设计洪水频率为一百年一遇。通航等级为Ⅳ级航道，双孔净宽90 m，净高 8 m，最高通航水位70.78 m，常水位66.0 m。桥下净空≥4.5 m。

3 主桥总体布置

主桥为三跨钢桁连续刚构桥，跨径布置为（64.08+ 120+64.08） m，上部结构采用变高度钢桁梁。桥梁横向分三幅布置，中间车行主桥桥宽8 m，东、西辅桥桥宽均为4.5m。车行主桥平面为直线，东、西辅桥道路中心线平面为曲线，曲线半径850 m。全桥横向由四榀桁架组成，定义为东辅桥、车行主桥、西辅桥桁架，各榀桁架间通过上、下平联连接，形成整体结构体系，共同受力。主桥采用中墩墩梁固结结构体系，边墩设置支座。主桥总体布置如图1～图2所示，主桥效果图如图3所示。

4 主桥设计

4.1 上部结构设计

主桥钢桁梁由四榀主桁架、车行主桥上下平联、主辅上下平联和桥面系构件组成，每榀桁架由上、下弦杆和腹杆及节点板组成，桥面系由节点平联、小横梁、人行道挑梁、正交异性桥面板组成纵横梁体系，各构件间采用焊接连接。中墩横断面如图4所示，跨中横断面如图5所示。

4.2 桁架梁横断面布置

车行主桥横向共两榀桁架，两榀主桁架横向中距4.8 m，单榀主桁位于同一竖直面内，跨中桁高2.5 m，中墩墩顶最大桁高7.9 m，边墩墩顶桁高2.5 m。

东、西辅桥各由一榀桁架承重，单榀主桁位于倾斜面内，在主跨和边跨跨中桁架平面与竖直面夹角40°，在中墩墩顶桁架平面与竖直面夹角25°，在边墩墩顶桁架平面与竖直面夹角40°。东、西辅桥跨中桁高2.7 m，中墩处最大桁高6.9 m，边墩墩顶桁高2.0 m。

4.3 弦杆

车行主桥上、下弦杆均采用矩形截面，由主跨到边跨上弦杆截面尺寸依次为：900 mm×1 200 mm、 1 000 mm×1 200 mm、700 mm×1 200 mm；下弦杆截面尺寸依次为：900 mm×1 200 mm、1 200 mm ×1 200 mm、1 000 mm×1 200 mm、700 mm× 1 200 mm。左、右两榀桁架对称，上弦顶板两侧外延400 mm，下弦底板两侧外延35 mm。

东、西辅桥上、下弦杆采用平行四边形截面，由主跨到边跨上弦杆截面尺寸依次为：800 mm×1 200 mm、 1 000 mm×1 200 mm、700 mm×1 200 mm；下弦杆截面尺寸依次为：800 mm×1 200 mm、1 200 mm× 1 200 mm、1000mm×1200mm、700 mm×1 200 mm。辅桥桁架对称布置，上弦顶板两侧外延200 mm，下弦底板两侧分别外延60 mm和10 mm。除中墩附近主跨一侧下弦杆局部采用Q420qD钢材外，其余弦杆均采用Q345qD钢材。

4.4 腹杆

全桥腹杆均采用矩形断面，车行主桥腹杆断面尺寸为1 200×600 mm，东、西辅桥腹杆标准断面尺寸为1 200×600 mm、900×600 mm。位于道路平面曲线段的腹杆按直线设计。支点附近腹杆板厚加强。腹杆均采用Q345qD钢材。

4.5 节点板

车行主桥主桁节点采用整体式拼装节点。东西辅桥主跨跨中及边墩附近的主桁节点采用整体式拼装节点，节点板在平面曲线段按曲线设计，与弦杆和腹杆对接焊，节点板与弦杆、腹杆的腹板之间采用250～500 mm半径圆弧过渡。因主墩附近辅桥的部分节点的连接杆件夹角变化较大，为降低加工难度，不采用整体式拼装节点板形式，局部对弦杆进行了加宽，采用腹杆插入弦杆的连接方式。

4.6 上、下平联

车行主桥桁架间及主辅桥桁架间上、下平联均设置在桁架节点位置，主跨及边跨跨中采用H形截面，中墩及边墩附近采用矩形截面，平联腹板保持与弦杆轴线垂直。除主辅桥桁架间中墩处下平联采用Q420qD钢材外，其余位置平联杆件均采用Q345qD钢材。

4.7 桥面系

车行主桥桥面系由车行主桥上平联、小横梁及正交异性桥面板组成。桥面板厚16 mm，纵向设置U肋加劲，间距560 mm。桁架节点处由上平联连接，两个节点之间布置三道H形小横梁加强横向联系，小横梁高度与弦杆一致，翼缘宽500 mm，翼缘与腹板厚度均为20 mm。

东西辅桥桥面系由主辅桥上平联、人行道工字形挑梁及正交异性桥面板组成。东、西辅桥桥面板厚12 mm，纵向设置板肋加劲，板肋尺寸为12 mm×140 mm，间距350 mm。桁架节点处内侧为主辅桥上平联，外侧对应上平联腹板处设置挑梁，桁架节点间上弦杆两侧均匀布置3～4道挑梁。挑梁端部高度为350 mm，根部高度与上弦杆一致，腹板厚12 mm，下翼缘尺寸为12 mm ×380 mm。

4.8 下部结构设计

主墩横断面图如图6所示，车行主桥与东、西辅桥主墩共用一个承台。主墩采用空间网架式桥墩，每个桥墩设置4个钢支腿，钢支腿采用矩形截面。

车行主桥主跨跨中侧支腿截面尺寸为：1 200 mm× 1 200 mm×50 mm×50 mm，采用Q420qD钢材；其余3个支腿截面尺寸为：1 200 mm×1 200 mm× 25 mm×30 mm，采用Q345qD钢材。

东、西辅桥主跨跨中侧支腿截面尺寸及材质均与车行主桥相同；其余3个支腿截面尺寸为：1 200 mm ×1 200 mm×30 mm×30 mm，采用Q345qD钢材。

钢支腿与承台间设钢混结合段过渡，边墩为混凝土桥墩，基础为钻孔桩群桩基础。

主墩承台顺桥向尺寸为17.0 m，横桥向尺寸为23.4 m，承台高6 m，承台下设10根直径为2.0 m的钻孔灌注桩。

车行主桥边墩为门式墩，东、西辅桥主桥边墩为柱式墩。车行主桥承台平面尺寸为6.8 m×7.6 m，高2.5 m，承台下设4根直径1.8 m的钻孔灌注桩。辅桥承台平面尺寸为5.2 m×5.2 m高2.0 m，承台下设4根直径1.2 m的钻孔灌注桩。主墩承台、边墩均设置了偏心。

4.9 钢混结合段设计

主墩与承台间通过钢混结合段连接。主墩共设置16个钢支腿，每个支腿均为空间杆件。每8个钢支腿采用一个整体式钢混结合结构锚固于承台。该结构主要由钢支腿、承压板、开孔板连接件、预应力钢绞线、剪力钉以及孔中贯通钢筋组成[2]。承压板厚100 mm，钢支腿与承压板相交截面周围设置预应力钢绞线，其张拉端位于承压板上，固定端位于承台内。

钢支腿与承压板连接端内部填充C30自密实混凝土。钢支腿顶底板及其加劲板上设置D22×100 mm剪力钉。承压板背面与钢支腿顶底腹对应位置设置开孔板连接件，孔中设置Ф25 mm贯通钢筋。为方便现场定位与安装，承压板上预留钢支腿工厂连接段。钢混结合段构造图如图7所示。

5 主要施工难点

具体有以下3个难点：一是承台顶钢混结合段整体加工制造、运输及吊装[3]。二是空间网架式桥墩安装。三是空间钢桁结构构件加工制造、架设及其精度控制。建成后的云碧峰大桥实景见图8。

6 结束语

云碧峰大桥作为上饶信江生态走廊治理项目的重要组成部分，过江段主桥为国内首座掌托型钢桁刚构桥，造型优美、轻盈通透、独特别致、与周边环境高度融合，大桥兼具功能性和观赏性，体现了生态效益与景观艺术的完美融合。将有效拓展信江南北两岸发展空间，进一步改善云碧峰国家森林公园旅游休闲环境，极大地提升城市品位，有效促进区域经济社会快速发展。

过江段主桥通过主辅桥间横桥向上下平联将3幅功能各异的桥梁连成一体构筑成空间桁架结构整体协同受力，并通过创新的空间网架式桥墩及新型钢混结合段构造将上部结构受力完美传递给基础，实现了结构体系、传力体系及结构构造等各方面的突破，本桥的设计及施工可为同类型桥梁工程提供参考。

参考文献

[1] 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司.上饶市云碧峰景观桥建设项目设计[Z].上海：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，2021.

[2] 王毅，黄逸群，吕鹏飞，等.一种连续刚构钢桁梁桥钢混结合段结构：中国，CN2022 21918663.8[P].2023.06.30.

[3] 李超群，徐山山，刘兵华，等.大跨连续刚构钢桁梁桥预应力钢混承台施工技术[J].市政工程，2023（6）：1188-1195.