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《城市道橋與防洪雜志》2014年第六期

1主橋方案比選

1.1主橋橋型方案選擇根據(jù)主橋跨徑方案論述，主橋跨徑為116～150m，該跨徑范圍內(nèi)本工程可適用的橋型方案有預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、矮塔斜拉橋以及下承式拱橋等。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁是目前最常用的橋梁結(jié)構(gòu)，技術(shù)可靠，經(jīng)濟節(jié)約，施工方法成熟，采用掛籃懸臂施工便捷可靠，對航道的通航影響小，但結(jié)構(gòu)較普通、景觀效果一般。一般預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁合適的邊中跨比值在0.5～0.8倍范圍，若考慮盡量減小本橋邊跨長度降低橋梁規(guī)模，同時考慮掛籃懸臂對稱澆筑和邊跨一定長度的支架現(xiàn)澆段，本橋邊中跨比值取較小值0.56倍，則對于主跨116m跨徑的連續(xù)梁橋其邊跨長度為65m，跨徑組合為65m+116m+65m，見圖4。根據(jù)總體設(shè)計方案，大治河主橋需設(shè)置梯坡道供人行和非機動車過橋，在上述預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁方案的跨徑布置情況下，在主橋北側(cè)邊墩以北約44m處有橫向道路新環(huán)南路，該路與申江南路斜交約5°，其紅線寬度為24m，主橋邊墩離最近的一條新環(huán)南路的紅線僅32m，同時申江南路橋下還有溝通周邊交通的輔道。大治河北岸，由于申江南路～新環(huán)南路交叉口未展寬，為了避免梯坡道出紅線，只能考慮梯坡道在新環(huán)南路以南落地。根據(jù)道路縱斷設(shè)計，主橋邊墩橋面標(biāo)高約13.5m，采用1：12的坡道時，坡道落地有效長度需108m，落地高度需9.0m，而現(xiàn)狀僅能布置出有效長度77m，落地高度6.3m的坡道，因此由于主橋邊墩距離交叉口較近，在同時滿足橫向道路及輔道交通功能的前提下，在申江南路紅線范圍無法布置出滿足使用功能的坡道橋，見圖5。根據(jù)以上分析，本橋方案設(shè)計中不再考慮連續(xù)梁方案，而是將優(yōu)先考慮能減小主橋規(guī)模，保證主橋橋墩與交叉口有較大距離便于梯坡道設(shè)置的結(jié)構(gòu)方案。矮塔斜拉橋與連續(xù)梁橋相比較而言，其結(jié)構(gòu)梁高稍低，造型較美觀，但與連續(xù)梁有相似的邊中跨比值，邊跨較長，因此不作為主橋橋梁設(shè)計方案。下承式系桿拱橋相對連續(xù)梁而言需采用支架施工，施工工藝較復(fù)雜，但該橋型可設(shè)計為單跨簡支結(jié)構(gòu)或邊跨較小的連續(xù)結(jié)構(gòu)，相對于其它橋型無需設(shè)置邊跨或邊跨較小，主橋規(guī)模小，而且下承式系桿拱橋梁高比預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁低，在相同通航條件下可適當(dāng)減小引橋長度，由于可縮小主橋規(guī)模，使主橋橋墩到交叉口的距離增大，便于設(shè)置梯坡道結(jié)構(gòu)，易滿足總體布置要求。本工程橋址西北側(cè)即為浦東新區(qū)唯一保存完好的千年古鎮(zhèn)，橋位附近還有學(xué)校、商業(yè)和樓盤，居民、商業(yè)較為密集，對橋梁景觀性要求較高。采用下承式拱橋，橋梁總體造型較好，橋梁景觀效果好，符合周邊的總體規(guī)劃和景觀氛圍，造價低。綜合考慮，將下承式系桿拱橋作為本工程大治河主橋的橋型方案。結(jié)合主橋跨徑選擇及景觀效果等因素提出以下三種方案進行論述。

1.2主橋方案比選（1）方案一：下承式鋼管混凝土系桿拱橋總體布置：主、引橋均采用整幅斷面形式，跨徑組合為6×30m+116m+3×33m+35m+5×30m，全長580m。主橋一跨跨越河道，南側(cè)主墩及其承臺設(shè)立在航道駁岸外側(cè)；北側(cè)主墩承臺部分侵入河道藍(lán)線，承臺埋置在規(guī)劃河床底至少50cm，主墩立柱位于駁岸外側(cè)。主橋采用簡支下承式鋼管混凝土系桿拱橋，設(shè)置兩道平行拱肋，拱肋為桁式結(jié)構(gòu)，計算跨徑116m。對該方案拱肋采用平行拱肋還是提籃式拱肋進行過了比較，由于本方案主橋跨徑為116m，矢跨比取1/5的話，矢高為21m，而本橋橋面寬度近40m，拱肋側(cè)傾布置后，橫橋向視覺上拱肋與橋?qū)挶壤д{(diào)，顯得很壓抑，視覺效果差，因此仍考慮采用平行拱肋布置形式，通過采用橫向抗彎剛度大的拱肋結(jié)構(gòu)以及合適的橫撐結(jié)構(gòu)達到增強結(jié)構(gòu)橫橋向穩(wěn)定性的目的。橋梁橫斷面：主橋斷面布置為0.25m(欄桿)+3.0m(人行道)+2.5m(非機動車道)+2.4m(護欄、吊桿區(qū))+11.5m(機動車道)+0.5m(中央分隔帶)+11.5m(機動車道)+2.4m(護欄、吊桿區(qū))+2.5m(非機動車道)+3.0m(人行道)+0.25m(欄桿)=39.8m。引橋斷面布置為0.5m(防撞護欄)+11.5m(機動車道)+0.5m(中央分隔帶)+11.5m(機動車)+0.5m(防撞護欄)=24.5m。結(jié)構(gòu)設(shè)計：主橋上部結(jié)構(gòu)采用計算跨徑116m的下承式鋼管混凝土系桿拱橋，設(shè)置兩道平行拱肋，每片拱肋由四肢圓鋼管組成，拱肋高3m，寬2m，拱肋上下拱圈分別由兩個圓形鋼管以鋼板相連形成啞鈴型截面，啞鈴型截面內(nèi)填充微膨脹混凝土。上下拱圈間采用圓形鋼管每隔一定距離相聯(lián)系形成桁架腹桿。桁架結(jié)構(gòu)面內(nèi)、面外抗彎剛度大，穩(wěn)定性好、視覺通透性好，適用于類似本橋的寬橋結(jié)構(gòu)，拱肋的矢跨比為1/5，拱肋間設(shè)置K型和一字型鋼管桁架風(fēng)撐。總體布置見圖6。（2）方案二：下承式鋼管混凝土提籃拱橋總體布置：主、引橋均采用整幅斷面形式，跨徑組合為6×30m+150m+2×32m+35m+5×30m，全長579m。主橋一跨跨越河道及北側(cè)青草沙水管。主橋采用簡支下承式鋼管混凝土系桿拱橋，拱肋內(nèi)傾形成提籃式結(jié)構(gòu)以增加拱橋的橫橋向穩(wěn)定性，計算跨徑150m，由于跨徑較大，可以取得較高的拱肋矢高，因此對于本工程的寬橋斷面，提籃式結(jié)構(gòu)在該方案中能取得較好的結(jié)構(gòu)比例效果，橫橋向視覺上拱肋較修長美觀。橋梁橫斷面：主橋斷面橋面布置為0.25m(欄桿)+3.0m(人行道)+2.5m(非機動車道)+3.7m(護欄、吊桿區(qū))+11.5m(機動車道)+0.5m(中央分隔帶)+11.5m(機動車道)+3.7m(護欄、吊桿區(qū))+2.5m(非機動車道)+3.0m(人行道)+0.25m(欄桿)=42.4m。引橋斷面橋面布置為0.5m(防撞護欄)+11.5m(機動車道)+0.5m(中央分隔帶)+11.5m(機動車)+0.5m(防撞護欄)=24.5m。結(jié)構(gòu)設(shè)計：主橋上部結(jié)構(gòu)采用計算跨徑150m的下承式鋼管混凝土拱橋，兩道拱肋內(nèi)傾呈提籃狀以增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，內(nèi)傾角為15°，拱肋采用圓端型截面，高3.8m，寬2m，內(nèi)填微膨脹混凝土，拱肋的矢跨比為1/5，拱肋間設(shè)置板式風(fēng)撐。總體布置圖見圖7。（3）方案三：三跨下承式鋼桁梁系桿拱橋總體布置：主、引橋均采用整幅斷面形式，跨徑組合為5×30m+32m+116m+32m+2×33m+35m+5×30m，全長581m。主橋一跨跨越河道，南側(cè)主墩及其承臺設(shè)立在航道駁岸外側(cè)；北側(cè)主墩承臺部分侵入河道藍(lán)線，承臺埋置在規(guī)劃河床底至少50cm，主墩立柱位于駁岸外側(cè)。主橋采用三跨鋼桁梁系桿拱橋，跨徑組合為32m+116m+32m。橋梁橫斷面：主橋斷面布置為0.25m（欄桿）+3.0m(人行道)+2.5m(非機動車道)+2.75m(護欄、吊桿區(qū))+11.5m(機動車道)+0.5m(中央分隔帶)+11.5m(機動車道)+2.75m(護欄、吊桿區(qū))+2.5m(非機動車道)+3.0m(人行道)+0.25m(欄桿)=40.5m。引橋斷面布置為0.5m(防撞護欄)+11.5m(機動車道)+0.5m(中央分隔帶)+11.5m(機動車)+0.5m(防撞護欄)=24.5m。結(jié)構(gòu)設(shè)計：主橋上部結(jié)構(gòu)采用跨徑組合32m+116m+32m=180m的下承式鋼桁梁系桿拱橋，設(shè)置兩道平行拱肋，每道拱肋含上、下兩個圓形鋼管混凝土拱圈，拱圈間以豎桿和斜桿連接成桁架結(jié)構(gòu)，下拱圈僅在116m主跨范圍內(nèi)設(shè)置，矢跨比為1/5，上拱圈延伸至邊跨端部，拱肋高度在3.8～7.7m間變化，拱肋間設(shè)置一字型鋼管桁架風(fēng)撐。總體布置見圖8。（4）方案比選（見表1）從表1可知，三個方案均可以滿足工程總體設(shè)計要求，但各方面比較各有優(yōu)缺點。方案二主橋造型較美觀，跨徑較大避免了基礎(chǔ)與駁岸及青草沙管線的沖突，減小了下部結(jié)構(gòu)施工費用和施工風(fēng)險，但造價較高，工期較長，上部結(jié)構(gòu)施工難度較大。方案三拱肋線形豐富造型美觀，但主橋規(guī)模大，造價高，工期長，北側(cè)下部基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)均施工難度較大。方案一相對而言主橋橋梁規(guī)模小，造價低，工期短，結(jié)構(gòu)受力簡單，經(jīng)征詢大治河河道管理部門意見，擬將北側(cè)橋墩承臺與河道駁岸合建，綜合考慮將方案一作為推薦方案。

2結(jié)語

通過主橋跨徑、主橋橋型、拱橋型式等多方面的技術(shù)和經(jīng)濟比較，申江南路大治河橋方案最終選定為主跨116m跨徑的下承式鋼管混凝土系桿拱橋。從設(shè)計階段一開始，建設(shè)、橋梁設(shè)計、造價人員就形成了良好的溝通協(xié)作關(guān)系，使得在最短的時間內(nèi)對每個方案做出了詳細(xì)比選，得到了較優(yōu)的設(shè)計方案和合理的工程投資，也為以后類似橋梁設(shè)計的總體設(shè)計提供一定的借鑒和指導(dǎo)。

作者：宋曉凱單位：浦東新區(qū)市政工程建設(shè)管理中心