汕頭市杏花橋主橋方案設計

黃玲玉 賀紅軍 何 帥

汕頭市杏花橋主橋方案設計

黃玲玉 賀紅軍 何 帥

簡要的介紹了杏花橋的現狀情況,提出了新橋的三種改建方案,在技術難度、抗震性能、施工工期、景觀協調、工程造價等方面進行方案設計比選,確定最終推薦方案。

方案設計,中承式提籃拱橋,部分斜拉橋,斜索面蝴蝶形拱橋

1 概述

杏花橋是建國后汕頭市區建設的第一座重要交通橋梁,南端接金砂西路、大華路,北端接杏花路、潮汕路和護堤路,是貫通新、舊市區,連接省內外公路的主要橋梁。由于該橋所處路段交通繁忙,經常有超載車經過,致使該橋出現了多處結構缺陷和病害,在近兩年內,進行多次維修加固工作。為適應汕頭經濟和城市建設發展的需要,現擬對具有歷史意義的杏花橋改建,在解決該路段交通擁擠現象的同時,使其成為汕頭市標志性建筑。

2 主橋橋型方案設計

根據通航要求及河道地形、水位、流速等綜合考慮,確定主橋的最大跨徑為 100m～150m,橋面寬擬定為 49m,斷面布置為：2.25m人行道+21.75m機動車道+1m中央分隔帶+21.75 m機動車道+2.25m人行道。橋型的選擇首先要滿足安全、實用,在此前提下重點考慮經濟、美觀等因素,因此結合橋位處的水文、地質、氣象等資料提出三種橋型方案,分別介紹如下。

2.1 中承式提籃拱橋方案

1)橋跨布置及結構體系。該方案跨航道主橋采用(40+130+ 40)m中承式提籃拱,結構體系為中承式剛構無鉸拱,拱腳與基礎固結,正交異性鋼橋面與拱肋固結。該橋效果圖見圖 1。

2)主拱及吊索。橫橋向共設 4片拱肋,其中主拱肋 2片,為鉛直布置,拱肋橫向間距 36.5m;副拱肋 2片,內傾 23.5°。主、副拱肋拱頂橫向間距 3.0m,拱腳橫向間距 17.13m,間距在豎直面內線性加寬。主副拱肋間設鋼箱橫撐連接,全橋共設置 11對橫撐。拱軸曲線在鉛直面內投影均為二次拋物線,拱肋矢高均為32.5m,矢跨比為 1/4。主跨拱肋橋面以上部分為焊接鋼箱矩形截面,橋面以下部分采用鋼筋混凝土,截面高度沿拱軸線變化,寬度不變。拱肋均采用矩形截面,主副拱肋間橫撐截面為單箱單室截面,加勁肋采用“I”形板肋。吊索水平布置間距 5.0m,對應拱肋中心線處設置錨固構造,主副拱肋吊索區均采用帶孔耳板穿銷軸的錨固方式。在對應吊索中心線處拱肋設置加強隔板。主拱及副拱均布置單吊索,以減少對橋面視線的阻擋。吊索上下端通過耳板和叉耳式錨具進行錨固。主吊索錨具活動方向為兩端均可縱向轉動,副吊索錨具活動方向為上端縱向活動,下端橫向活動以適應邊拱肋的橫向變形。吊索規格有兩種：主吊索采用121φ5mm高強度鍍鋅平行鋼絲,副吊索采用 31φ5mm高強度鍍鋅平行鋼絲。吊索外包雙層 PE進行防護。

3)主梁及橋面體系。主橋橋面系采用縱橫梁體系,正交異性橋面板構造?？v梁橫橋向對應主拱肋位置布置,全橋布置兩道,采用焊接鋼箱截面?？v梁高度為 2.4m,寬度為 2.2m,與主拱肋同寬。全橋橫梁共設三種類型：標準橫梁、端橫梁、拱肋處橫梁。橫梁采用鋼板梁構造,為三跨連續梁結構,橫梁布置間距為 2.5m。機動車道標準主橫梁為焊接工字形截面,機動車道拱肋處橫梁為焊接槽形截面,懸臂托架橫梁為焊接倒 T形板梁,橫梁長度與橋面外輪廓尺寸相適應。橋面板為正交異性板構造,配合橋面系的制造劃分為車行道板和托架處面板。橋面板厚 14mm,車行道和非機動車道橋面板采用U形加勁肋,布置間距不大于 600mm;人行道橋面板下設置 I形板肋,布置間距 330mm。

2.2 部分斜拉橋方案

1)橋跨布置及結構體系。該方案跨航道主橋采用(94+150+ 94)m預應力混凝土雙索面部分斜拉橋。主墩處采用塔梁墩固結的支撐體系。這樣布置,避免了大型的支座設置,同時也便于主梁的懸臂澆筑施工。邊墩處采用縱向活動、橫向約束的支承方式。該橋效果圖見圖 2。2)主梁。主梁根部梁高 5.7m,跨中及邊跨支點處梁高 2.4m,梁底曲線按二次拋物線漸變。每個分離式箱梁底板寬 10m,為單箱雙室截面。在箱梁的頂板、底板與腹板相交處需設置梗腋,以減少應力集中,提高斷面的抗扭和抗彎剛度,減少箱梁的畸變。梗腋可以增大橋面板抵抗負彎矩的能力,還為布置預應力鋼筋和設置錨頭留有足夠的空間。3)主塔。主塔為鋼筋混凝土結構,塔高 26m,立面造型為火柱形,橫橋向寬2m,順橋向寬 5.0m,主塔根部的主梁箱體部分為實體段,有利于主塔豎向力的傳遞。主塔上與斜拉索的錨固,采用塔上張拉鋼絞線,兩側斜拉索利用特殊連接器接長的方式。4)斜拉索。斜拉索在主梁上的間距布置為4.0m,在塔上布置的間距為 0.9m,主塔兩側布置 9對斜拉索。斜拉索采用鍍鋅鋼絞線拉索在每一節段處,并排設置兩根斜拉索,間距為 1.0m,梁上索體錨固在主梁外腹板內側。拉索采用雙重防腐措施,每股鍍鋅鋼絞線外包裹 PE,整根斜索外套 PE管加以防護。5)下部結構。墩身結構改為實體墩,墩身橫橋向寬 10m,與上部結構箱底寬一致,順橋向寬 5.0m。主墩基礎均采用分離式,承臺頂面位于河床面以下,以增加墩身高度,并減少鉆孔樁因沖刷而引起的樁身自由長度。

邊墩采用單肢板式鋼筋混凝土結構,以增強與主墩的協調性?；A采用 6根單排φ2.0m鉆孔灌注樁。

2.3 斜索面蝴蝶形拱橋方案

1)橋跨布置及結構體系?？鐝讲贾米蠓鶠?5m+100m+ 35m=170m、右幅30m+110m+30 m=170m。結構體系采用下承式連續梁拱組合體系,在中墩設固定支座,在邊墩墩頂處設單(雙)向活動支座。該橋效果圖見圖 3。

2)上部結構。橋拱肋左右側采用不同跨徑、不同高度的大小拱的形式。左拱肋跨徑為 100m,矢高 40m,矢跨比為 1/2.5;右拱肋跨徑為 110m,矢高 25m,矢跨比為 1/4.4;拱軸線均為二次拋物線。拱肋斷面為變高等寬的鋼箱斷面,內灌C 40微膨脹混凝土,斷面寬度 2.0m,高度按二次拋物線由拱腳處的 2m變化至拱頂處的 1m。左拱肋外傾 12°,右拱肋外傾 18.78°。

主拱上設置 17對吊桿,間距為 5m,采用平行鋼絲束新型低應力防腐成品索及配有糾偏裝置的冷鑄錨。吊桿采用雙層PE護套。

主梁采用鋼箱斷面,邊跨主梁采用預應力混凝土箱形斷面,在主跨靠拱腳處設置鋼混過渡段,主梁除承受橋面系傳來的活載外,同時起平衡拱肋產生的水平推力的作用。主梁截面高度 2m,邊跨采用單箱多室斷面,主橋兩個箱室之間采用鋼橫梁連接。主梁通過鋼筋混凝土拱腳與拱肋固接。

3)下部結構。橋墩采用柱形墩,基礎采用鉆孔灌注樁群樁基礎。

3 主橋橋型方案比選

1)技術難度。斜索面蝴蝶形拱造型新穎,國內還未見有類似橋梁建成的報道,實際施工時難度很大。2)景觀協調。三個方案在景觀協調方面各有千秋,各具特色,相比之下方案三最為前衛、大膽,方案一、方案二穩重中不失變化。3)抗震性能。幾個方案從抗震性能方面進行比較,方案二最好,方案一較好,方案三最差。4)施工工期。三個方案中方案一施工工期最短為 15個月,方案三次之為 16個月,方案二最長為 20個月。5)工程造價。三個方案中工程造價從低到高依次為：方案一、方案二、方案三。后期養護費用方案一、方案三最高,方案二最少。

4 結語

通過方案比選,確定方案一中承式提籃拱為主要推薦方案,方案二部分斜拉橋為一般推薦方案。

[1] 項海帆.中國橋梁[M].上海：同濟大學出版社,香港：建筑與城市出版社,1993.

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[3] 金成棣.混凝土拱橋形式的發展與設計理論探索[J].公路, 1988(5)：20-22.

[4] 謝尚英,錢冬生.大跨度混凝土拱橋的橋型和施工[J].鐵道建筑,1998(11)：30-38.

[5] 湯國棟,廖光明,謝玲玲,等.拱式橋梁的新進展——成渝公路內江提籃拱橋建成[J].四川大學學報(工程科學版), 1996(2)：12-16.

Scheme design on themain bridge of Xinghua Bridge in Shantou city

HUANG Ling-yu HE Hong-jun HE Shuai

With a brief introduction on the current condition of Xinghua Bridge,it proposes three reconstruction schemes for the new bridge, compares and selects the schemes design in the aspects of technology difficulty,anti-earthquake performance,construction schedule,landscape coordination,and engineering cost and so on,and finally decides the recommended scheme.

scheme design,semi-bearing basket-likearch bridge,partial cable-stayed bridge,inclined cable p lane butterfly-shaped arch bridge

U 442.5

A

1009-6825(2011)09-0194-03

2010-11-27

黃玲玉(1984-),女,助理工程師,中國市政工程中南設計研究總院,湖北武漢 430000

賀紅軍(1983-),男,助理工程師,中國市政工程中南設計研究總院,湖北武漢 430000

何 帥(1983-),男,助理工程師,中國市政工程中南設計研究總院,湖北武漢 430000