武漢泥江湖大橋設計

宋先進，魏順波

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司武漢公司，湖北 武漢 430000）

1 工程概況

泥江湖大橋為武漢市東西湖區金銀湖環湖路的一座下承式拱梁組合橋，跨越金銀湖湖汊，跨徑31 m+90 m+31 m，全長167.24 m，見圖1。主梁采用預應力混凝土箱梁，梁內設系桿。橋梁左、右側均設主拱、副拱，主拱外傾，傾斜角度22.5°；副拱內傾，傾斜角度亦為22.5°。主拱、副拱均采用鋼箱梁結構。橋面變寬，橋臺處橋寬43.492 m，跨中最寬處橋寬54.5 m。

本橋位于東西湖區金銀湖環湖路，景觀功能突出，為東西湖區標志性景觀橋梁。

2 設計標準

道路等級為公路二級兼城市次干路；設計車速50 km/h；設計荷載為公路—I級兼城—A級，人群荷載3.5 kPa；跨中橋寬：2×[4.25 m（外側吊桿區）+3 m（人行道）+4.0 m（非機動車道）+3.5 m（結構區）+0.5 m（防撞護欄）+12 m（車行道）]=54.5 m；橋臺前墻橋寬:2×[5.246 m（人行道）+4.0 m（非機動車道）+0.5 m（防撞護欄）+12 m（車行道）]=43.492 m。

3 方案研究

3.1 景觀研究

本橋橋型為非常規拱梁組合體系橋，橋面兩側各有一對主、副拱肋，其中主拱外傾、副拱內傾，傾斜的拱肋豐富了橋面空間，配以傾斜的吊桿，使其無論從何角度看，均像一只展翅的鯤鵬。動感十足、簡潔大氣，表現出極強的現代氣息，見圖2。

3.2 施工方案研究

橋梁所跨徑河常水位下水深較淺，通常小于2 m，便于筑島圍堰，因此主梁采用鋼管樁+貝雷梁上澆筑施工的方案，主拱及副拱采用分段吊裝的施工方式。

4 結構設計

4.1 主梁

主梁采用混凝土箱梁，主跨跨中箱梁中心梁高2.5 m，在靠近P1、P2橋墩處26 m范圍內梁高由2.5 m漸變至4.0 m。與主跨相鄰的邊跨箱梁也采用變高度設計，梁高由4 m漸變至2 m。梁高均按照二次拋物線變化。

主梁斷面采用單箱四室截面，底板寬度23 m，頂板寬度由43.5 m漸變至54.5 m，通過頂板寬度變化實現，見圖3。箱梁頂板厚0.28 m，腹板厚度0.6 m，底板厚度0.22 m。橋臺處的橫梁順橋向寬度為4.5 m，P1、P2橋墩橫梁寬度3 m。在靠近邊支點橫梁實體段兩側腹板由60 cm加厚至80 cm，在靠近中支點橫梁實體段兩側腹板由60 cm加厚至110 cm。

沿橋縱向設置橫隔梁，以支撐橋面板。邊跨段橫隔梁縱向間隔5 m左右，橫隔梁的外側懸臂端高度為100 cm，從腹板外側8 m長度開始直線變高，與腹板相接處高度為177 cm；跨中段橫隔梁間距與吊桿間距匹配為6 m左右，橫隔梁的端部梁高同樣采用100 cm，與腹板相接處高度為227 cm。由于橋面變寬設計，橫隔梁端部的等高段長度也相應變化。在橫隔梁的端部設置裝飾板，提高結構景觀效果。擋板為弧形，采用不銹鋼材料。為滿足施工要求，箱內橫隔梁均設置人孔。

主拱吊桿的梁端錨塊設置在腹板與橫隔板相交處，順橋向寬度為1 m。

主拱、副拱拱座均為一實心混凝土結構，頂面分別與鋼拱相接，底面與主梁中橫梁相連。在拱座底部設置豎向支承。

圖1 橋型布置（單位：cm）

圖2 泥江湖大橋效果圖

4.2 鋼拱

4.2.1 主拱

主拱采用倒梯形截面拱，頂寬2.0 m，底寬1.4 m，高1.8 m。拱軸線為二次拋物線，拱矢高約32.335 8 m（投影到正立面高度），跨度90 m，投影面矢跨比約為1/2.783；拱面內矢高約35 m，面內矢跨比約為1/2.571，傾斜角度22.5°，見圖4。根據各段受力情況分別采用 24 mm、30 mm、40 mm、50 mm 厚鋼板。

拱肋沿著水平線，分為11個節段。單肋最重節段為31 t。標準節段內設3～4道橫隔板。縱向加勁板肋在吊桿隔板處與其焊接連接，而在普通隔板處則穿過所設的“V”型口不與隔板連接。節段內吊桿延長線通過截面質心，錨墊板通過承壓板座在外徑為325 mm，壁厚32 mm的錨管上。

4.2.2 副拱

副拱采用倒梯形截面拱，頂寬1.4 m，底寬1.0 m，高1.4 m。拱軸線為二次拋物線，拱矢高約11.086 5 m（投影到正立面高度），跨度150 m，投影面矢跨比約為1/13.529 9；拱面內矢高約12 m，面內矢跨比約為1/12.5，傾斜角度22.5°，見圖5。根據各段受力情況分別采用30 mm、40 mm厚鋼板。

拱肋沿著水平線，分為15個節段。單肋最重節段為23.0 t。標準節段內設3～5道橫隔板。縱向加勁板肋在吊桿隔板處與其焊接連接，而在普通隔板處則穿過所設的“V”型口不與隔板連接。節段內吊桿延長線通過截面質心，吊耳與底板和腹板間為熔透等強焊接。

4.2.3 鋼混接頭

鋼拱固結于拱座上，與混凝土拱座的連接采用鋼混凝土結合段的方式。在鋼混凝土接頭處，主、副拱S0節段鋼結構伸入拱座混凝土內約2 m，采用PBL剪力鍵與混凝土相連接。為增加鋼混結合段處的剛度、可靠性以及平衡拱腳處的彎矩，鋼拱錨座四周設置預應力鋼絞線，通過施加預應力的方式使混凝土拱座內均勻受壓。

4.3 吊桿

本橋共設置14對主拱吊桿、12對副拱吊桿。吊桿沿橋軸水平向吊點標準中心距為6 m左右，關于橋梁中心對稱布置，均采用單吊桿。吊桿采用HDPE護套平行鋼絲索，主拱吊桿上端為冷鑄錨頭，下端為可張拉式冷鑄錨頭。副拱吊桿上、下端均采用冷鑄錨連接穿銷式鉸板形式。主、副拱吊桿均在梁端進行單端張拉。主拱吊桿分別錨固在主拱隔板以及梁端錨塊上，副拱吊桿分別錨固在副拱端和人行道橫梁的耳板上。考慮到疲勞、吊裝、及可更換性，吊桿設計安全系數大于3.0。

圖3 主梁構造 (單位：cm)

4.4 系桿

本橋主拱系桿索、副拱系桿索均布置在主梁橋面橫梁下方。系桿索采用高強低松馳鋼絞線成品拉索（外包PE防護套），系桿索規格為15-37型。主拱系桿索每個拱肋設置4根，錨固在主拱下拱座端部。副拱系桿索每個拱肋設置2根，錨固在副拱拱座端部。鋼絞線系桿索安全系數大于2.5。

5 結語

泥江湖橋造型獨特、景觀優美，它采用復式拱肋，通過主拱、副拱不同方向的傾斜方式，營造出極為優美的橋梁型式，其拱肋布置、吊桿、主梁、系桿構造可為類似橋梁建設提供借鑒。該橋于2016年7月建成通車，運營以來，情況良好。

圖4 主拱構造 (單位：mm)

圖5 副拱構造 (單位：mm)