浮山縣丞相河特大橋總體設(shè)計(jì)

關(guān) 偉

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

隨著山西省交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，一些新型造型的橋梁不斷涌現(xiàn)。PC矮塔斜拉橋即部分斜拉橋，其主梁的高跨比值大于一般斜拉橋，該橋型是介于斜拉橋與連續(xù)梁之間，其整體剛度主要由梁體提供，斜拉索的剛度僅起加強(qiáng)作用[1]。本文對浮山縣丞相河特大橋總體設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

1 工程概況

浮山縣丞相河特大橋是浮山縣城至北王公路改造工程全線中的控制性工程，橋梁南接柏村，北聯(lián)南霍。丞相河特大橋跨越丞相河河谷，河溝稱“W”型，水文地質(zhì)復(fù)雜。橋梁在丞相河、北側(cè)溝谷及兩溝所夾黃土梁區(qū)段采用（132+3-240+132）m PC矮塔斜拉橋跨越。

橋址處地質(zhì)構(gòu)造簡單穩(wěn)定，主要由表層為第四系全新統(tǒng)河流沖積相的礫卵石層夾粉質(zhì)黏土等，下部為第四系下更新統(tǒng)樓則峪組，卵石、礫石層為主，夾粉土、紅色黏土及粉質(zhì)黏土，下伏二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）砂巖。地下水埋藏較淺，橋址區(qū)位于汾渭地震帶上，在地震動峰值區(qū)劃圖上位于0.20g區(qū)內(nèi)，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅷ度區(qū)。

橋位處丞相河無通航要求，主橋橋型布置圖見圖1。

圖1 主橋橋型立面布置圖（單位：cm）

2 橋梁設(shè)計(jì)思路

a）安全穩(wěn)妥。丞相河特大橋是該項(xiàng)目的控制性工程，建成對促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。橋位處路線設(shè)計(jì)標(biāo)高至溝底最深處達(dá)90.8 m，橋墩高度高，同時還有沖刷等不利因素同存，因此，丞相河特大橋設(shè)計(jì)把質(zhì)量、安全和耐久性作為設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)，在安全穩(wěn)妥的前提下結(jié)合本工程特點(diǎn)，總體上充分利用成熟技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)上適度創(chuàng)新，使丞相河特大橋做到設(shè)計(jì)理論成熟、施工質(zhì)量易于控制、使用性能良好、便于檢測維護(hù)。

b）投資適度。綜合考慮地區(qū)建設(shè)規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等條件，橋梁橋型方案和橋孔布置考慮全壽命周期成本、工程規(guī)模和投資、工程效益和社會效益、工程建設(shè)和工程養(yǎng)護(hù)投資等關(guān)系，降低投資風(fēng)險。

c）造型美觀。考慮到浮山縣自然、人文景觀，重視橋梁的景觀性設(shè)計(jì)，結(jié)合橋址獨(dú)特的建設(shè)條件，在“安全穩(wěn)妥”和“投資適度”的前提下充分展現(xiàn)橋梁的地標(biāo)性。

3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

a）公路等級 城市主干道；

b）設(shè)計(jì)速度 80 km/h；

c）橋面寬度 29 m（主橋）；

d）汽車荷載等級 公路-I級；

e）人群荷載 3.5 km/m2；

f）洪水頻率 1/300；

g）地震動加速度峰值 0.20g。

4 橋址路線設(shè)計(jì)

橋址處路線平面按直線布設(shè)，橋梁全長范圍位于JD1與JD2間的直線段上。JD1曲線半徑R=3 000 m，不設(shè)置緩和曲線。JD2曲線半徑R=1 000 m，緩和曲線長度120 m。橋梁全長范圍位于-0.77%的下坡段。橋位處橋梁平縱面圖見圖2。

圖2 橋位平縱面圖

5 主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.1 主梁

上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱單室箱形截面，主梁采用C60混凝土，以箱梁中心線分別向橋面兩側(cè)設(shè)置2%的人字形橫坡。箱梁中心線處縱橋向主梁根部梁高為6.8 m，跨中及拉索區(qū)段梁高均為4.5 m。箱梁頂板厚度為0.32 m，底板厚度為0.3～1.5 m，腹板厚度為0.5～2.0 m，懸臂板長度8.0 m。主梁以主塔對稱向兩側(cè)分為3個區(qū)段：靠塔側(cè)無索區(qū)梁段（主梁為變截面）、拉索區(qū)梁段（斜拉索錨固主梁區(qū)）、跨中側(cè)無索區(qū)梁段（主梁為等截面）。靠塔側(cè)無索區(qū)梁段設(shè)置成變截面箱梁不僅基于梁體掛籃懸澆施工、斜拉索施工完成后及成橋運(yùn)營后梁體受力需要考慮，同時也顧及橋梁主梁景觀效果的需求。主梁每隔5 m在縱橋向同一位置設(shè)置橫隔板一道，橫隔板厚度在無索區(qū)統(tǒng)一為0.35 m，在有索區(qū)為0.65 m。上部主梁在跨中側(cè)無索區(qū)梁段設(shè)置三向預(yù)應(yīng)力體系，無腹板束。在拉索區(qū)梁段橫隔板位置處頂板設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力，靠塔側(cè)無索區(qū)梁段及拉索區(qū)梁段腹板均設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力。上部結(jié)構(gòu)主梁典型橫斷面圖見圖3。

5.2 主塔

主塔造型正立面呈“Y字形”，主塔構(gòu)造示意圖見圖4，主塔橋面以上采用C60混凝土，橋面以下采用C50混凝土。4～7號橋墩主墩外形一致，以4號橋塔為例，4號橋塔高度為115.8 m，其中上塔柱（橋面標(biāo)高以上部分）高為31.3 m，主塔橫向分左右兩肢，依靠上下橫梁進(jìn)行連接。并于橋面以下35 m處向上外傾斜，與豎直方向成22°夾角。塔底截面橫橋向?qū)?7 m，縱橋向?qū)? m，塔頂每肢橫橋向?qū)挾? m，縱橋向?qū)挾? m，塔底每肢橫橋向?qū)挾? m，縱橋向?qū)挾? m，均為單箱單室箱形截面。主塔截面可分為3部分：上塔柱有索區(qū)、上塔柱無索區(qū)、下塔柱，上塔柱有索區(qū)橫橋向壁厚0.4 m，順橋向壁厚0.8 m；上塔柱無索區(qū)及下塔柱橫橋向壁厚0.9 m，順橋向壁厚1.4 m，縱橫橋向壁厚相同，主塔倒角半徑為15 cm。橋塔下承臺為（19×23.5×5.5）m，基礎(chǔ)采用直徑D=2.0 m樁基礎(chǔ)，平面布置樁基18根。

圖3 主梁典型橫斷面圖(1/2跨中及根部)（單位：cm）

圖4 4號主塔構(gòu)造示意圖（單位：cm）

5.3 斜拉索

浮山縣丞相河特大橋主橋斜拉索索面采用扇形布置，全橋共布置斜拉索104對，斜拉索在主梁上錨固于箱梁兩側(cè)橫肋的邊緣位置，主梁上斜拉索錨固縱橋向按5 m布設(shè)，主塔上的豎向間距按1.5 m布設(shè)。斜拉索采用單端張拉，在主塔上設(shè)置鋼錨箱，作為斜拉索的錨固端，在主梁上的斜拉索錨固位置處設(shè)置混凝土錨塊，并將拉索的張拉端設(shè)置于此。考慮斜拉索的張拉及后期還索方便，斜拉索選用鍍鋅鋼絞線或環(huán)氧填充型鋼絞線。斜拉索外包雙層同步擠壓成型全圓形截面的HDPE外套管，其內(nèi)層為黑色，外層可根據(jù)景觀的要求進(jìn)行選定。

5.4 鋼錨箱

鋼錨箱位于主塔上塔柱有索區(qū)，作為斜拉索錨固結(jié)構(gòu)，設(shè)置在上塔柱中。每塔共13個節(jié)段，與斜拉索相對應(yīng)，每個節(jié)段在工廠分段制造，安裝時栓接在一起。鋼錨箱主要由側(cè)拉板、端部側(cè)壓板、錨墊板、臨時施工平臺肋、外圍剪力釘組成。其中側(cè)面拉板主承擔(dān)斜拉索水平拉力，板厚50 mm；端部側(cè)壓板與側(cè)拉板一起構(gòu)成箱體框架，板厚40 mm；剪力釘主要將斜拉索的力傳遞到錨箱上。錨墊板厚50 mm，鋼錨箱與混凝土索塔之間的連接主要依靠剪力釘與貫穿鋼筋完成。

6 主橋橋面系設(shè)計(jì)

6.1 人行道

人行道設(shè)置于橋面兩外側(cè)緊靠檢修道，其寬度各為2.5 m，人行道由縱梁、現(xiàn)澆人行道板組成，人行道板上鋪設(shè)2 cm彩色地轉(zhuǎn)。人行道頂面設(shè)置1.5%的反向橫坡，以利于人行道頂面排水。考慮到丞相河特大橋橋梁整體橋型效果體現(xiàn)一種現(xiàn)代氣息，人行道選擇鍍鋅鋼護(hù)欄。

6.2 路燈

路燈采用對稱排列布燈方式，路燈安裝于人行道內(nèi)側(cè)緣石向欄桿方向側(cè)0.5 m處。燈桿為單臂圓錐形無座鍍鋅噴漆12 m燈桿，單臂挑出2.0 m，路燈設(shè)置間距為40 m。

7 結(jié)語

浮山縣丞相河特大橋Y形主塔是同類PC矮塔斜拉橋中少見的形式，該造型獨(dú)特、外形美觀輕巧，五跨四塔橋梁具有連續(xù)性，橋梁整體主次效果明顯，四塔遙相輝應(yīng)，更顯橋梁的優(yōu)美輕盈。橋梁主塔形式為山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)提供了新的選擇方案，該橋橋型效果圖見圖5。

圖5 丞相河特大橋效果圖