成資大道沱江大橋方案設計

符 健 蔡 汗 熊 偉

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北武漢 430010）

成資大道（沱江段）位于資陽市臨空經濟區，屬于資陽市外環快速路的組成部分，道路全長4 150 m，紅線寬40～67 m，主路雙向八車道，道路等級為快速路，設計速度為80 km/h。道路北起成資大道（一期），南止國道G351，沿線與蜀鄉大道、規劃支路等5條道路相交。在道路樁號范圍K1+804～K2+654上跨沱江新建沱江大橋，橋長約850 m。

沱江為長江一級支流，兼具河道通航、水力發電和生態保護等重任，本次成資大道沱江大橋方案設計，在滿足橋梁功能需求、經濟合理以及切實可行的基礎上著重其景觀功能的設計。

1 技術標準

（1）道路等級：城市快速路。

（2）設計荷載：汽車荷載為城—A級；人群荷載按《城市橋梁設計規范》（CJJ 11—2011）取值。

（3）橋面布置：橋梁段紅線寬度40 m，分左右兩幅布置。單幅橋面布置：2.0 m（人行道）＋0.5 m（防撞護欄）＋16 m（機動車道）＋0.5 m（防撞護欄）=19 m。

（4）抗震設防標準：地震基本烈度為6度，設計基本地震動加速度峰值為0.05 g；橋梁抗震設防分類為乙類，抗震設計方法分類為B類，抗震措施應符合7度要求。

（5）橋梁結構設計基準期為100年；設計使用年限為100年。

（6）結構安全等級為一級，結構重要性系數1.1。

（7）河道通航要求：設計洪水頻率1/100，沱江應滿足《內河通航標準》（GB 50139—2014）關于Ⅴ級航道的要求：通航凈高≥8 m，雙向通航要求凈寬≥110 m，單向通航凈寬≥55 m。

（8）防撞護欄等級：中央防撞護欄采用SA級，路側防撞護欄采用SS級。

沱江大橋橫斷面布置如圖1所示。

圖1 沱江大橋橫斷面布置

2 橋梁方案設計

2.1 方案設計思路

沱江大橋是資陽市的重要交通通道，橋型應力求安全可靠、功能實用、經濟美觀。首先設計結構選型，發揮橋梁結構自身的線條美，從總體比例、結構造型、空間協調方面設計；對橋梁進行裝飾美化，包括欄桿花池美化、橋墩裝飾美化。本次橋梁設計著重強調與周圍環境相協調，橋梁兩岸高差大，北岸為灘地，南岸為山體，高差超60 m。橋梁南岸位于山腰位置處，橋梁方案建筑高度不應超過山頂以保證與景觀協調，突出層次感。

橋梁方案設計中必須對現狀條件進行調研，結合資陽市沱江上已建成橋梁橋型，確保新建橋型風格獨特，外觀新穎，避免橋型方案雷同。

現狀沱江一橋（又名東門大橋）為4 m×50 m上承式拱橋，老橋年限長，經鑒定為限載限重的四類危橋，對此橋實行交通管制，并在一側新建拼寬橋，目前現狀為雙幅橋梁，拼寬橋與老橋結構形式類似。現狀沱江二橋（又名蜀鄉大橋）為5 m×40 m簡變連T梁橋，橋墩結構為單排3柱式墩，樁基礎直徑2 m，墩身直徑1.8 m，于2003年11月開工建設，2006年7月工程完工，橋梁主體工程投資約4 500萬元。現狀沱江三橋（又名迎賓大橋）為60 m+180 m+60 m中承飛燕式提籃鋼管砼拱橋，主橋寬度36.5 m，設雙向六車道，總投資約2.2億元，于2015年10月20日建成通車。現狀成渝高鐵沱江大橋位于成渝鐵路客運專線，為90 m+180 m+90 m下承式梁-拱組合體系橋，為變截面連續梁橋和下承式鋼管砼拱橋的組合形式，于2015年12月建成通車。

目前常采用的大跨徑橋梁形式主要有連續剛構橋、鋼桁架橋、拱橋、斜拉橋、自錨式懸索橋，均能夠滿足本次航道跨越的要求。其中拱橋方案與東門大橋、迎賓大橋以及現狀成渝高鐵沱江大橋方案雷同。按照通航要求，本工程主跨約150 m，對于斜拉橋、懸索橋而言跨徑偏小，懸索橋的經濟跨徑、造價偏高，斜拉橋和懸索橋的建筑高度大，與周圍景觀不協調。連續剛構橋具有整體性好、結構剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適等優點，加之懸臂澆筑施工法和懸臂拼裝施工法被不斷改進、完善和推廣應用，使得這種橋型的設計施工均較成熟，施工質量和施工工期能得到控制，成橋后養護工作量小，非常契合本工程特點。鋼結構具有受力性能好、自重輕、跨越能力大、工廠化程度高、施工周期短、造型可塑性強等特點，在橋梁中的應用越來越廣泛，通過變高度鋼桁架橋模擬懸索橋的外形特點。因此，本次成資大道沱江大橋方案設計擬定以下三個主橋方案進行比選：三跨變截面連續剛構（單孔雙向通航）、七跨變截面連續剛構（單孔單向通航）、三跨下承式變高鋼桁架（單孔雙向通航）。

2.2 橋梁設計方案

（1）方案一。

主橋上部結構采用（90+150+90）m三跨預應力砼變截面連續剛構，掛籃懸澆法施工，支點梁高為9.5 m，跨中梁高3.5 m，梁底按二次拋物線變化，采用單向雙室結構，箱體頂寬19 m，底寬12 m，單邊懸臂長度為3.5 m；主橋下部結構采用鋼筋混凝土雙肢薄壁墩，墩高35 m。方案主孔滿足單孔雙向通航凈寬≥110 m的要求，通航條件優。引橋上部結構采用預應力砼連續箱梁，標準跨徑為40 m，3～4跨一聯，梁高為2.5 m，箱室布置與主橋相同；引橋下部結構均采用鋼筋混凝土薄壁空心墩，墩高6～35 m。

三跨變截面連續剛構方案效果如圖2所示。

圖2 三跨變截面連續剛構方案效果

（2）方案二。

主橋上部結構采用（55+5×100+55）m七跨預應力砼變截面連續剛構，掛籃懸澆法施工，支點梁高為6.0 m，跨中梁高為2.5 m，梁底按二次拋物線變化，采用單向雙室結構，箱體頂寬19 m，底寬12 m，單邊懸臂長度為3.5 m。方案河道中間兩孔滿足單孔單向通航凈寬≥55 m的要求。引橋上部結構采用預應力砼連續箱梁，標準跨徑為40 m，三跨一聯，梁高為2.5 m，箱室布置與主橋相同。下部結構均采用鋼筋混凝土薄壁空心墩，墩高6～37 m。

七跨變截面連續剛構方案效果如圖3所示。

圖3 七跨變截面連續剛構方案效果

（3）方案三。

主橋上部結構采用（90+150+90）m三跨下承式變高度鋼桁架，懸拼法施工，主桁采用W形桁架，節間長度8～14 m，主桁上弦高度采用二次拋物線變化，中支點處桁高22 m，跨中桁高8 m，中跨矢高14 m，兩邊跨矢高4.5 m，主梁梁高為2.5 m。方案主孔滿足單孔雙向通航凈寬≥110 m的要求，通航條件優。引橋上部結構采用預應力砼連續箱梁，標準跨徑為40 m，3～4跨一聯，梁高為2.5 m。方案下部結構均采用鋼筋混凝土薄壁空心墩，墩高6～42 m。

三跨下承式變高鋼桁架方案效果如圖4所示。

圖4 三跨下承式變高鋼桁架方案效果

2.3 方案比選

成資大道沱江大橋橋位處環境優美，橋梁方案設計時應充分注意橋梁結構與周邊自然環境的協調，凸顯沱江兩岸起伏的青山淺灘自然景觀，爭取技術與藝術的和諧統一。橋型方案設計強調景觀設計，力求橋梁方案施工技術成熟可靠，造價經濟合理，后期維護養護簡單。從結構形式、施工方法、施工工期、景觀效果、投資估算、通航條件等方面對比三個方案。

沱江大橋方案比選如表1所示。

表1 沱江大橋方案比選

3 結語

橋型方案比選是橋梁總體設計的關鍵，依據“安全、適應、經濟、美觀”的設計原則，綜合考慮各種影響因素，在上述3種橋梁設計方案中，七跨變截面連續剛構方案雖然造型均勻美觀，整體性最佳，但其通航條件較差，河道中間橋墩偏多，單孔只能實現單向通航；三跨下承式變高鋼桁架雖然造型新穎，富有動態感，但其造價較高，后期維護養護工作量偏大。從結構形式、施工方法、施工工期、景觀效果、投資估算、通航條件等方面考慮，最終選取既能與沱江兩岸景觀相協調又能實現主孔雙向通航的三跨變截面連續剛構作為主橋推薦方案。