惠州云山東江大橋主橋總體設計

黎 耀

(中信建筑設計研究總院，湖北 武漢 430014)

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惠州云山東江大橋主橋總體設計

黎 耀

(中信建筑設計研究總院，湖北 武漢 430014)

介紹了惠州云山東江大橋設計的技術標準，論述了其線路平縱斷面與孔跨設計方式，并根據該橋的橋型方案，從主拱、邊拱拱肋、橋面系等方面，闡述了其結構設計措施，滿足了橋梁的功能要求。

拱橋，結構設計，橋面系，縱梁

1 概況

惠州云山東江大橋位于惠城中心區東北部，橫跨東江，連接江北和江東兩大片區，是惠城區重要的東西向聯系橋梁。

橋梁全長1 174.1 m，分為主橋、江北側引橋、江南側引橋三部分。主橋采用(40+185+40)m中承式桁式鋼箱拱系桿拱橋，橋面寬度44 m，雙向八車道。引橋橋面寬度37.5 m(含非機動車道)或31.5 m(不含非機動車道)。

2 技術標準

1)道路等級：城市主干道；2)設計時速：60 km/h；3)設計荷載：城—A級，人群3.5 kN/m2；4)車道數：雙向八車道；5)橋面寬度：主橋44.0 m；6)橋面橫坡：2.0%；7)設計洪水頻率：1/100；8)航道等級：Ⅲ(3)級(單孔雙向110 m×10 m)；9)地震基本烈度：6度。

3 總體設計

3.1 線路平縱斷面設計

橋梁設計范圍內均為直線，江北側連接云山立交，江南側連接人民路。橋址處防洪堤堤頂高程20.0 m，凈空5.0 m，梁底最小控制高程25.0 m。東江通航水位17.2 m，通航凈高10 m，梁底最小控制高程27.2 m。主橋縱坡為雙向0.788%，引橋最大縱坡3.5%，豎曲線半徑為5 000 m。

3.2 孔跨設計

按東江航道等級Ⅲ(3)級要求，單孔雙向110 m×10 m。云山東江大橋線路與河道斜交75°，綜合考慮通航、防洪、城市景觀等多方面因素，最終確定云山東江大橋的主孔跨度為185 m，兩邊跨按飛燕式拱橋結構的特點，設置為40 m。河中引橋應布置為40 m跨的預應力混凝土連續梁橋。跨越大堤處，根據實際情況加大跨度。岸上引橋布置為30 m預應力混凝土連續梁橋。

4 橋式方案

4.1 橋型設計

主橋為中承式系桿拱橋，全橋橋跨布置為(45+65+45)m+(3×40)m+(3×40)m+(40+185+40)m+(4×40)m+(40+60+40)m+(4×30)m+(3×30)m，橋梁全長1 174.1 m，見圖1。

4.2 主橋結構體系

主橋中承式系桿拱橋設置為飛燕式。邊跨與主跨拱腳均固結于拱座，邊跨端部設置L形橫梁，與主橋相接的引橋支座設置在橫梁上，為邊拱提供壓重。主梁為邊主梁形式的鋼加勁梁，為雙箱單室結構，由縱梁、橫梁和正交異性橋面板組成。

5 結構設計

5.1 主拱

主跨拱肋為鋼結構提籃拱，拱肋跨徑185 m，拱軸線為懸鏈線，拱軸系數m=1.6，矢高46.25 m，矢跨比0.25，拱肋軸線與立面夾角為10°。

拱肋分為兩種：橋面以上為桁式鋼箱拱，橋面以下為鋼箱拱。兩種拱肋在距離拱腳水平23.5 m處交接。拱肋截面與拱肋弦桿、腹桿截面見圖2。

橋面以上拱肋為鋼箱桁架拱肋，鋼箱桁架拱肋上、下弦桿均為箱形，箱梁外高1 000 mm，腹桿為H型截面,腹桿內高與拱肋內寬一致。橋面以下拱肋采用鋼箱拱肋。

拱腳段鋼箱有3 200 mm(軸線長)埋入混凝土拱座內，拱肋外圍四壁設置φ22×150 mm圓柱頭焊釘，拱腳段箱梁內部填充C50混凝土，四壁設置φ22×150 mm圓柱頭焊釘；在與拱座表面交接處的水平隔板內設置抗剪用剪力釘。拱腳鋼箱內部四周設置20束9-φs15.2縱向預應力鋼束，標準抗拉強度fpk=1 860 MPa，錨下張拉控制應力采用σcon=1 395 MPa。

5.2 邊拱拱肋

邊拱拱肋采用上承式雙肋懸鏈線拱，計算跨徑38 m，矢高14.6 m，矢跨比1/5.2，拱軸系數m=1.2，拱頂中心距34.4 m。

每肋由高4 m，寬2.5 m的C50的實心預應力鋼筋混凝土組成，兩肋在端部與距端部縱向16 m處設置L形預應力混凝土橫梁。拱肋端部16 m范圍內為拱梁結合段，梁采用鋼筋混凝土T形梁。拱肋與橫梁共同組成一個穩定的空間梁系結構。

邊拱拱肋為預應力混凝土結構，每個拱肋設置15根22-φs15.2縱向預應力鋼束，標準抗拉強度fpk=1 860 MPa，錨下張拉控制應力采用σcon=1 302 MPa。

5.3 風撐與K撐

橋面以下采用2道鋼箱實腹K型橫撐(肋間橫梁)，同時也作為鋼箱橋面支撐。橋面以上從下至上依次布置2道K型格構式桁架風撐和3道四肢格構式桁架風撐。

主拱橋面以下拱腳段采用了較強的K型橫撐，肋間K型橫撐中的一型橫撐為鋼箱結構。

主拱1/4拱肋位置設置K型風撐，風撐的一型采用四肢式格構桁架，K型撐采用雙肢格構桁架。一型四肢格構桁架各面均為三角形桁架，弦桿均為箱形截面。

5.4 拱梁結合部橋面系

邊拱端部16 m范圍內拱梁結合部橋面系由縱向的T梁和兩端的橫梁構成，T梁共設置7道，橫向間距4 m，高2.5 m，為現澆鋼筋混凝土結構。兩端的橫梁與T梁固結，橫梁為預應力鋼筋混凝土結構，兩橫梁均與邊拱肋固結。

5.5 主拱橋面系

主拱橋面系采用懸吊體系，橋面結構為鋼加勁梁，由雙箱式邊主梁、鋼橫梁和正交異性板組成，寬度44.0 m。主梁平面布置圖見圖3。縱梁為單箱單室截面，頂板、底板及腹板均設縱向加勁肋。縱梁內布置橫隔板，一般間距為1 500 mm，板厚12 mm，并開有過人孔。吊桿錨固于縱梁外側的吊桿挑臂上。縱梁外側設人行道挑臂，為變高度鋼板梁結構。鋼橫梁采用變高度鋼板梁結構，頂面設橫坡以適應橋面橫坡的變化。橋面板為正交異性板結構，板厚14 mm，每隔3 000 mm布置一道橫梁。標準縱肋采用U型加勁肋。吊桿錨固于縱梁外側的吊桿錨固挑臂上，吊桿錨固挑臂由腹板、上、下翼緣板組成，其中上翼緣板也作為縱梁面板。吊桿錨頭部位安裝錨墊板以傳遞吊桿拉力。

5.6 吊桿

主橋共設15對吊桿，吊點縱向間距9 m。除最短的吊桿由151φ7鍍鋅高強度低松弛預應力鋼絲組成外，其余均由127φ7鍍鋅高強度低松弛預應力鋼絲組成，鋼絲的標準強度σb=1 670 MPa。吊桿均采用高密度聚乙烯(PE保護層)雙護層防護。吊桿上下端均采用冷鑄錨，錨頭防護嚴密，考慮若干年后的拆卸更換。吊桿下端，下錨點到高出梁頂1.5 m范圍內采用不銹鋼套筒防護。

5.7 系桿

每片拱肋下設8束31φj15.2高強度低松弛鋼絞線，全橋共計16束。鋼絞線標準強度fpk=1 860 MPa，為環氧噴涂鋼絞線，外包雙層高密度聚乙烯層(HDPE)，內層HDPE為無粘結筋結構。每片拱肋4束系桿穿過主拱肋，布于主梁表面、吊桿兩側；在邊拱拱梁固結段，沿邊拱肋向下彎折，錨固于邊拱端部橫梁上。另外4束系桿布置于鋼梁的邊箱內，直線布置，錨固于邊拱的端橫梁上。系桿錨具均采用可換索的專用錨具，同時，設計中也預留了換索的操作空間。從梁頂走行的系桿設置系桿支承架，以減小系桿與支承件的摩擦。

5.8 拱座

主拱拱座為整體式實心鋼筋混凝土結構，為九面體。頂面尺寸6.0 m×5.765 m，底面尺寸10.0 m×15.0 m，高11 m。兩拱座通過寬4.0 m，高2.0 m的連系梁連接在一起。拱座受力復雜，頂面固結有立柱，側面分別固結邊拱和主拱拱肋。主拱側拱肋因設置臨時鉸的需要，混凝土分兩次澆筑。拱座采用C50混凝土。拱座軸測圖見圖4。

5.9 基礎

主墩單個拱座基礎采用16根φ1.8 m的鉆孔灌注樁，加上連系梁下的4根φ1.8 m的鉆孔灌注樁，共計36根。樁長約40 m，均為嵌巖樁，嵌巖深度不小于3 m，支撐在微風化泥質粉砂巖上。

主橋邊墩基礎采用6根φ1.8 m的鉆孔灌注樁，樁底均嵌入微風化泥質粉砂巖，按柱樁設計。

主墩承臺為啞鈴型，每個拱座下的承臺為矩形。順橋向總長18 m，橫橋向總長60 m，承臺厚度4 m。主橋邊墩承臺采用分離式矩形承臺。

6 結語

云山東江大橋主橋采用飛燕式桁式鋼箱拱拱橋，造型輕盈優美，又很好地滿足了通航等功能上的要求。主拱采用桁式鋼箱拱，結構新穎，造型優美；橋面系采用縱梁體系，避免中、下承式拱橋在吊桿失效后導致的橋面失效問題。

[1] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2] 范立礎.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

Overall design of Yunshan Dongjiang Bridge in Huizhou

Li Yao

(CITICGeneralInstituteofArchitecturalDesignandResearchCo.,Ltd,Wuhan430014,China)

The paper introduces the technical standards for the design of Yunshan Dongjiang Bridge in Huizhou City, indicates its plane and vertical section and pole span design approaches of its route, and according to the scheme of the bridge, illustrates its structural design measure from the main arch, arch rib of the side rib, and bridge deck, so a to meet the functional requirements for the bridge.

arch bridge, structural design, bridge deck, longitudinal beam

1009-6825(2016)16-0166-02

2016-03-24

黎 耀(1977- )，男，碩士，工程師

U442

A