東坑灣大橋主橋設(shè)計(jì)淺述

王 迎

（四川西南交大土木工程設(shè)計(jì)有限公司廈門(mén)分公司，福建 廈門(mén) 361000）

1 工程概況

東坑灣大橋位于廈門(mén)市翔安西路（海翔大道～翔安南路段）道路工程上跨東坑灣處，東坑灣處水域?qū)捈s840m，現(xiàn)狀多為池塘及蝦池，規(guī)劃為港灣水域，規(guī)劃預(yù)留兩個(gè)45m 寬Ⅳ級(jí)航道。本橋橋跨組合：3×(3×40)m+(40+2×60+40)m +3×(3×40)m+(4×40)m，橋梁全長(zhǎng)1087m，是本道路項(xiàng)目設(shè)計(jì)的重要節(jié)點(diǎn)。

2 橋位選擇

本項(xiàng)目橋位設(shè)置綜合兩方面因素考慮：一是橋長(zhǎng)跨灣最短，由圖1可見(jiàn)，方案一、二、三基本均設(shè)置在規(guī)劃灣區(qū)水域?qū)挾茸钫奈恢茫町惒淮螅欢菢蛄悍南璋参髀氛w平面線形走向，方案三路線指標(biāo)較高且基本避開(kāi)了沿線的房屋拆遷、大的水系和墳?zāi)谷旱瓤刂莆铮疚磁錾鷳B(tài)控制紅線。經(jīng)過(guò)多次會(huì)議討論和審議，最終確定平面方案三作為翔安西路的推薦方案，即批復(fù)修規(guī)的平面方案。

圖1:翔安西路平面線形示意

3 大橋縱斷面方案比選

根據(jù)規(guī)劃地鐵軌道交通4 號(hào)線布置于本項(xiàng)目路幅中間，目前處于施工圖設(shè)計(jì)階段。

方案一（圖中虛線）：從區(qū)府大道后以2.8%坡率爬坡再以0.3%坡率繼續(xù)上坡過(guò)橋梁南岸最高點(diǎn)后沿地形下坡，利于道路排水，與地鐵軌道4 號(hào)線縱面上為上下交錯(cuò)。可見(jiàn)南岸橋臺(tái)與4 號(hào)線不處同一平臺(tái)高差3.5m。優(yōu)點(diǎn)：翔安西路縱斷面較為平順；缺點(diǎn)：過(guò)東坑灣段與軌道4 號(hào)線交錯(cuò)并行縱向上景觀性較差。

方案二（圖中紅色實(shí)線）：結(jié)合軌道交通4 號(hào)線縱坡要求，翔安西路以3.0%坡率爬坡后與軌道4 號(hào)線并行，翔安西路橋面標(biāo)高與4 號(hào)線橋面標(biāo)高齊平，與軌面相差55cm，南岸橋臺(tái)與軌道4 號(hào)線一致。優(yōu)點(diǎn)：利于軌道4 號(hào)線拉坡，景觀性稍好；缺點(diǎn)：南岸橋頭下坡后又爬坡縱斷面的起伏較大，未能與地形匹配，縱斷凹點(diǎn)位于挖方處不利于排水。

圖2:東坑灣大橋平面線形示意

最終鑒于軌道交通4 號(hào)線縱坡和景觀性考慮，要求本橋與之等高等跨布置，所以方案二更符合要求。

4 東坑灣主橋方案

東坑灣大橋全長(zhǎng)1087m,其中兩側(cè)引橋共887m,均設(shè)置為40m 等跨結(jié)構(gòu)，共計(jì)7 聯(lián)連續(xù)梁，其中120m 聯(lián)6 個(gè)，160m 聯(lián)1 個(gè)。

鑒于東坑灣大橋的特殊地理位置，西側(cè)是斜拉橋，橋型要與之協(xié)調(diào)不能過(guò)于簡(jiǎn)單，中間為4 號(hào)線鐵路橋，橋面以上不能設(shè)置承重結(jié)構(gòu)，排除了上承式類(lèi)型的橋型，比如斜拉橋、上承式拱橋等，所以本次設(shè)計(jì)針對(duì)東坑灣大橋主橋提出兩套方案如下：

方案一： (40+2×60+40)m 空腹式拱形連續(xù)梁橋（跨徑及孔徑線與軌道交通4號(hào)線主橋一致），長(zhǎng)200m。本方案單幅橋?qū)?8m，全橋共2 幅橋。單幅橋橫向布置為：+3m（人行道）+2.5m（非機(jī)動(dòng)車(chē)道）+0.5m（防撞護(hù)欄）+11.5m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+0.5m（防撞護(hù)欄）=18m。下部結(jié)構(gòu)主墩采用梯形實(shí)體墩，基礎(chǔ)為承臺(tái)接群樁基礎(chǔ)。

圖3:東坑灣主橋方案一(40+2×60+40)m 空腹式拱形連續(xù)梁橋

方案二： (40+2×60+40)m 變截面連續(xù)梁（跨徑及孔徑線與軌道交通4 號(hào)線主橋一致），長(zhǎng)200m。下部結(jié)構(gòu)主墩采用花瓶墩，基礎(chǔ)為承臺(tái)接群樁基礎(chǔ)。

5 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）設(shè)計(jì)荷載：城-A級(jí)，非機(jī)動(dòng)車(chē)、人群荷載：按《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 11-2011）取值。

（2）抗震烈度：地震動(dòng)峰值加速度0.15g，地震基本烈度Ⅶ度，抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)，抗震設(shè)防措施等級(jí)為8度；

（3）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)；

（4）環(huán)境類(lèi)別：Ⅲ類(lèi)；

（5）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年；

（6）凈空高度：機(jī)動(dòng)車(chē)道≥5m，人行、非機(jī)動(dòng)車(chē)道≥2.5m

6 主橋方案經(jīng)濟(jì)比選

6.1 結(jié)構(gòu)形式及受力特點(diǎn)：

從橫斷面形式看兩種方案的梁橫截面均為單箱雙室箱梁，拱腿處橫截面為頂板沒(méi)有懸臂的單箱兩室結(jié)構(gòu)，同樣的截面積下箱室結(jié)構(gòu)能獲得更大的抗彎慣矩同時(shí)抗扭剛度也較大。

從橋梁體系的角度來(lái)看，本項(xiàng)目的方案二是常用的變截面連續(xù)梁，結(jié)構(gòu)形式屬于梁式結(jié)構(gòu)，依靠梁的抗彎能力承載，對(duì)于主橋孔大于邊跨的不等跨布置，變截面箱梁結(jié)構(gòu)為常用的選擇，貼合不等跨連續(xù)梁的受力特點(diǎn)。

而本項(xiàng)目方案一采用空腹式拱形連續(xù)梁方案，結(jié)構(gòu)形式屬于梁拱組合體系，梁的受彎與拱的承壓共同受力。梁拱結(jié)合處梁高4.53m，跨中梁高2.3m；頂板厚30cm，梁拱結(jié)合處箱梁頂板加厚至60cm，底板厚從跨中至根部由30cm 變化為100cm，變化段長(zhǎng)250cm；腹板從跨中至根部由50cm 變化為70cm；箱梁高度按半徑R=26.204m的圓曲線變化。箱梁頂板橫向?qū)?8m，底寬12m，翼緣懸臂長(zhǎng)3m。主墩墩頂節(jié)段長(zhǎng)40m 并設(shè)置臨時(shí)鉸和后澆帶，每個(gè) “T”縱向?qū)ΨQ(chēng)劃分為1 個(gè)節(jié)段，每個(gè)梁段長(zhǎng)均為9m。中跨合龍段長(zhǎng)為2m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)為10.92m。梁拱結(jié)合部設(shè)厚2m 的橫梁，中跨跨中設(shè)一道厚0.3m 的橫隔板，邊跨梁端設(shè)一道厚1.5m 的橫梁。主橋上部構(gòu)造采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，縱向按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)。縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用大噸位群錨體系；頂板橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用扁錨體系；豎向預(yù)應(yīng)力采用精軋螺紋鋼筋。

拱形連續(xù)梁的主梁在恒活載作用下正負(fù)彎矩較連續(xù)梁橋大幅減小,結(jié)構(gòu)剛度也更大，這與拱的共同參與受力密不可分，而矢跨比是影響拱的受力情況的主要因素，矢高越大梁中正彎矩越小，但支點(diǎn)處負(fù)彎矩越大，此方案拱圈選取R=26.204m的圓曲線，既滿(mǎn)足通航凈空要求限制，又滿(mǎn)足受力要求。

6.2 立面效果

由于受軌道4 號(hào)橋高度的因素控制，本橋的橋梁高度已定，在相同的橋梁高度下，拱形連續(xù)梁結(jié)構(gòu)比變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)建筑容許高度要大，對(duì)于主橋孔需通航的要求來(lái)說(shuō)，拱形連續(xù)梁的橋下凈空要比變截面連續(xù)梁小的多，使之立面景觀效果更好，在滿(mǎn)足通航凈空的要求及受力的情況下，方案一拱圈弧度較大，拱腳較高，主墩造型與拱腳T 形部分盡量協(xié)調(diào)，而空腹部分空間較大，立面效果猶如三只展翅的海鳥(niǎo)一背起纖薄的主梁,此方案也與西側(cè)的馬新大橋（斜拉橋）交相輝映。

方案二中的變截面連續(xù)梁立面線形在寬闊的水面上也較美觀，但立面層次感較弱，景觀效果不如空腹式拱形連續(xù)梁，與港灣片區(qū)高端休閑的定位稍顯不搭。 6.3 施工難度

東坑灣大橋計(jì)劃施工時(shí)，規(guī)劃海域還未形成，現(xiàn)狀的魚(yú)塘只需做一般排水處理?yè)Q填即可搭支架開(kāi)始施工，唯一難點(diǎn)是軌道4 號(hào)線位于兩幅橋梁中間，樁基施工時(shí)需對(duì)鐵路橋進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，做好擾動(dòng)預(yù)案。對(duì)比兩種橋型方案，施工均采用滿(mǎn)堂支架，拱形連續(xù)梁施工工序稍顯復(fù)雜，上部結(jié)構(gòu)需先進(jìn)行拱腳的T 形部分現(xiàn)澆，然后再在拱腿上搭支架現(xiàn)澆橋面箱梁，最后再澆筑跨中梁段。相比于方案二，支架搭設(shè)需分兩次進(jìn)行，預(yù)應(yīng)力張拉端較多，施工周期稍長(zhǎng)，但施工工藝比較簡(jiǎn)單，與普通連續(xù)梁差異不大

圖4:拱形連續(xù)梁支點(diǎn)處施工示意

普通的連續(xù)箱梁施工僅需一次性支架裝配完畢，施工周期較前者稍短。 6.4 工程造價(jià)

根據(jù)本項(xiàng)目預(yù)算，拱形連續(xù)梁方案建安費(fèi)7900 萬(wàn)元，變截面連續(xù)箱梁建安費(fèi)為6000 萬(wàn)元，其中施工措施費(fèi)占比約10%～12%。

后期保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用，拱形梁橋稍高于變截面梁橋，但均比較節(jié)省。

7 總結(jié)

很顯然在區(qū)域規(guī)劃的定位上，東坑灣大橋的景觀性是主要考量的因素，綜合對(duì)比受力特點(diǎn)，拱形連續(xù)梁優(yōu)于變截面連續(xù)梁，至于施工難度和工程造價(jià)等因素，劣勢(shì)不明顯，綜合考量，本設(shè)計(jì)施工圖階段采用了拱形連續(xù)梁方案。