環巢湖旅游大道派河大橋設計技術特點與創新

竇 巍

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

·橋梁·隧道·

環巢湖旅游大道派河大橋設計技術特點與創新

竇 巍

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

介紹了環巢湖旅游大道派河大橋設計中的一些設計特點和技術創新，主要包括橋型選擇及橋跨布置、梁拱組合結構體系、鋼箱拱結構設計、銷鉸式吊桿錨固等設計技術創新，并總結了一些設計中的注意事項，對今后其他同類型拱橋設計提供了思路。

鋼箱拱橋，梁拱組合結構體系，銷鉸式吊桿錨固

1 工程概述

派河大橋為環巢湖旅游大道在合肥派河入巢湖湖口處上跨派河的一座大型橋梁，橋梁全長844 m。主橋跨徑布置為(54+130+54)m，為梁拱組合體系鋼箱拱橋，是環巢湖旅游大道上的標志性建筑，其建設對于巢湖西南岸路網的完善和功能提升、加快環巢湖旅游資源開發、加快巢湖綜合治理和抗洪救災起到至關重要的作用(見圖1)。

2 橋型選擇及橋跨布置

環巢湖旅游大道是合肥市新規劃的環巢湖風景區的主要道路，整條道路共規劃了五座大型橋梁，橋型的選擇需要相輔相成；同時考慮本橋與合肥的濱湖新區毗鄰，高層建筑較多，如設計成斜拉橋，橋塔結構不能顯示出標志性景觀優勢，采用拱橋則景觀效果更為突出。主橋橋跨布置，主要限制條件為派河Ⅲ級航道及跨越兩側派河大橋的需要，同時考慮不對湖區景觀產生不利影響，盡量一跨過河，因此確定橋跨布置為(54+130+54)m。綜合以上兩點，確定采用梁拱組合體系三跨鋼箱拱橋方案。

3 梁拱組合結構體系

3.1 傳統梁拱組合結構體系

傳統的梁拱組合結構體系分三種主要形式。第一種是簡支梁拱組合式橋梁，只用于下承式，一般多為單跨結構，其受力特點為主拱、吊桿與加勁梁構成一個閉合的外部靜定、內部超靜定的結構體系。第二種是單懸臂組合式橋梁，一般只用于上承式，且適合轉體施工。這種橋型本質上是將實腹梁挖空，用立柱代替梁腹板。第三種是連續梁拱組合式橋梁，可以是上承式、中承式及下承式。此種橋型跨越能力大、本身剛度大、造型美觀。這類橋型實際上為三跨變截面連續梁，中孔用全拱來加強，以降低中孔加勁梁的建筑高度，同時兩個邊跨由于受到中跨拱的剛度影響，減小了正彎矩的負擔，擴大了負彎矩的區域。

3.2 派河大橋結構受力體系

派河大橋結構受力體系，是對第三種形式，也就是連續梁拱組合式結構體系的繼承與發展。全橋由三跨組成，其中邊跨即根據彎矩分布特點采用變截面梁結構形式，而中跨由拱圈與剛性系桿構成的受力體系，則是對常規三跨式變截面連續梁的一種變化，以鋼拱鋼梁來替代梁高較高的中跨。同時，由于公路本橋拱圈自身剛度較大，橋面體系為Π型結構，即兩側鋼縱梁主要用于承擔拱圈傳來的軸向力，而橋面行車道部分則為正交異性鋼橋面板結構。橋梁中跨橫斷面圖見圖2。

4 鋼箱拱結構設計

拱圈為鋼箱結構，在主跨處為拱式結構。拱圈下緣線為二次拋物線形，矢跨比為1∶4。拱圈上緣線為二次拋物線與圓弧線的組合線型，具體線型布置為，在跨中處為拱圈下緣線的偏移線，跨中拱圈高度為2.2 m，靠近中墩處采用半徑150 m的反切圓弧對拱圈上緣線進行過渡，順接邊跨。中墩處拱圈控制高度為5 m，為突出全橋纖細特征，中墩處采用鏤空處理，鏤空后拱圈上下分叉均按照2.2 m高度控制，局部采用小半徑圓弧線進行過渡(見圖3)。

5 銷鉸式吊桿錨固

目前拱橋吊桿普遍采用的是冷鑄錨式平行鋼絲，錨頭一般穿過拱圈和梁體，將兩者“擠壓”在一起。這種錨固形式，對于傳統的混凝土橋梁較為適用，結構形式成熟，受力明確，端頭局部處理方式也較為簡單。但是在鋼橋上，這種錨固形式則存在一定的缺陷。首先，由于錨頭需要穿過梁與拱，在接頭部分易出現漏水的問題，后期鋼拱(梁)的養護難度相對較大。同時將吊桿錨固于梁底，后期錨頭的檢修及換索的難度也較大。

本橋設計采用的是熱鑄錨式的雙銷鉸式吊桿錨固方式(見圖4)。即將固定端移至拱圈下部，張拉端移至橋面以上，同時，將吊桿材料調整為整束擠壓式鋼絞線，使得錨頭尺寸得到進一步減小，吊桿自身防水性能更優，既從結構上解決了傳統錨頭易造成結構漏水的問題，也解決了檢修及更換的難題，且由于結構設計得

當，無任何美觀上的不利影響(見圖5)。

6 關鍵部位細部設計

針對鋼箱梁與正交異性板結合處受力不明確的問題，進行了三維實體分析，并根據分析結果進行了局部優化設計，確保了全橋設計無薄弱環節。拱腳交叉處實體模型內外部示意圖見圖6。

7 結語

本橋的設計，在橋型選擇及橋跨布置、梁拱組合結構體系、鋼箱拱結構設計、叉耳式吊桿錨固、關鍵部位細部設計等各關鍵環節均極富技術特點，且結構創新點也較為突出，隨著橋梁的建成，未來必將成為新的城市標志性建筑，也對我們日后的橋梁結構設計提供了一個很好的范例。

[1] 程 斌，吳斌暄，莊冬利，等.大跨度中承式鋼桁架拱橋初步設計的體系優化[J].公路工程，2007(6)：110-114.

[2] 金成棣.預應力混凝土梁拱組合橋梁——設計研究與實踐[M].北京：人民交通出版社，2001.

Design technology features and creation of Pai river bridge of Huanchao lake travel road

Dou Wei

(AnhuiTrafficPlanning&DesignAcademyCo.,Ltd,Hefei230088,China)

Introduces design features and technical creation in Pai river bridge design of Huanchao lake travel road, such as bridge style selection, bridge span distribution, beam-arch composite structure system, steel box arch structure design, hinge pin hanger bar anchorage and other technical creations, summarizes matters needing attention in the design, which has provided some concept for similar bridge design in future.

steel-box arch bridge, beam-arch composite structure system, hinge pin hanger bar anchorage

1009-6825(2015)30-0150-02

2015-08-09

竇 巍(1984- )，男，碩士，工程師

U442.5

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