無錫地鐵1號線跨錫北運河方案設計

袁 明，趙志軍

(1.中國中鐵股份有限公司科技設計部，北京 100069;2.中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063)

1 概述

無錫錫北運河航道名稱為錫十一圩線，是江蘇省干線航道網規劃中的重要干線航道，規劃等級為四級。無錫地鐵1號線以高架形式跨越錫北運河，里程范圍為AK2+470～AK2+710，線路右線與航道中心線成78.1°夾角。擬建橋梁通航凈空尺度要求為80 m×7.5 m(凈寬×凈高)，上底寬55 m，側高4 m。設計最高、最低通航水位分別為2.494、0.604 m。橋址平面見圖1。

2 技術特點

西漳車輛段入段線高架由北向南跨越錫北運河后進入車輛段，入段線與正線在此處銜接。受地形條件限制，西漳車輛段與正線的距離較短，而正線的高程較高，勢必造成入段線縱坡太大，不利于線路的正常運營。增加入段線的坡長，將入段線與正線的銜接點北移伸入主橋邊跨處，可以降低入段線的縱坡。但是由于入段線與正線并行，需要增加橋面寬度。

圖1 橋址平面

根據推薦的車輛段方案，連續梁方案考慮將入段線伸入主橋130 m長，即將主橋加寬4 m，落地距離394.8 m，斜拉橋和鋼桁架方案出道岔點可北移55 m，落地長度為319.8 m。由于落地距離短，落地高差大，橋型的選擇對線路縱坡影響較大。

錫北運河是規劃四級航道，航道主管部門要求在滿足通航條件的前提下，應選擇施工周期較短，對通航影響較小的方案。

各種橋型中，鋼桁架建筑高度最小，斜拉橋方案同一般標準梁段梁高，大跨變截面連續梁建筑高度最高，拱梁組合體系方案略低于連續梁方案。各方案的建筑高度及線路情況見表1。

表1 不同建筑高度橋型對線路影響

通過分析可以看出，鋼桁架方案和拱梁組合方案線路的縱坡較小，連續梁方案線路縱坡最大，4個方案均滿足規范要求，為可行方案。以下對4個方案進行比選。

3 橋梁跨徑

擬建橋梁附近航道水面較寬，通航條件好。根據航道主管部門要求，橋梁跨徑除滿足通航凈空外，主墩承臺須設置在航道設計河底高程以下，實際河底高程低于設計河底高程的，按實際河底高程計算。承臺若埋置在河底高程以下，則橋梁跨徑需90 m，控制點建筑高度為3.92 m。洪水期承臺底距水面高程約9 m。

4 橋梁方案設計

4.1 (60+90+60)m三跨預應力混凝土連續梁

根據推薦的跨徑，連續梁方案可采用跨徑組合為(60+90+60)m預應力混凝土直腹板變截面連續箱梁，橋型布置見圖2，中墩梁高5.4 m，邊墩以及跨中截面梁高2.7 m，箱梁采用單箱雙室結構，梁體采用斜腹板，箱梁頂板寬13.4 m，橫向為平坡，箱梁梁體兩翼懸臂長度為2.15 m。全聯頂板厚度保持不變，均為25 cm(除墩頂處局部加腋至60 cm)。底板厚度從跨中30 cm變為根部80 cm。腹板厚度從跨中50 cm變為根部80 cm。采用懸臂掛籃施工，施工期間不斷航［8～10］。

4.2 (48+90+48)m三跨梁拱組合體系橋

梁拱組合體系橋跨徑組合為(48+90+48)m，可以先懸臂掛籃施工梁體部分，再施工拱肋部分，與連續梁相比，梁截面可適當減小，邊跨跨徑也可減小，橋型布置見圖3。

上部(48+90+48)m三跨變截面預應力混凝土連續箱梁，截面形式為單箱單室，箱梁跨高中2 m圓曲線變化至距主墩中心1.5 m處4.5 m。拱矢跨比取1/6，拱肋采用啞鈴形鋼管混凝土結構。

圖2 連續梁橋型布置(單位:m)

圖3 梁拱組合體系橋型布置(單位:m)

主橋箱梁頂板厚度為0.25 m;底板厚度按圓曲線，由跨中的0.25 m變化至距中墩中心線1.5 m處的0.7 m;腹板厚度0.5～0.80 m。為改善箱梁根部截面受力，在中支點附近的截面頂、底板局部加厚［5～7］。

4.3 (30+40+90)m斜拉橋方案

斜拉橋方案跨徑組合為(30+40+90)m，上部結構采用懸臂掛籃施工，橋型布置見圖4。

圖4 梁拱組合體系橋型布置(單位:m)

主橋結構型式為:獨塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，采用塔梁固結形式［4］。斜拉索采用扇形布置，主跨梁上索距為6 m，邊跨梁上索距為6 m和3.5 m。

獨塔斜拉橋主梁采用預應力混凝土箱梁截面，主梁為單箱雙室結構，標準斷面頂面全寬11.5 m，梁高2.5 m。主梁的底板寬4.3 m，底板厚350 mm，頂板厚280 mm，斜邊腹板厚250 mm，中間直腹板厚350 mm。箱梁外側懸臂寬1.175 m，厚900 mm。

索塔為空間索面花瓶型，索塔總高度為60.6 m。

索塔分成上、中、下塔柱3部分，順橋向寬由4.5 m變至5.5 m，下塔柱高10.5 m，中塔柱高29.5 m，上塔柱高20.6 m。下塔柱橫橋向寬度由4.5 m變至2.6 m，為實心矩形斷面，倒角為1 200 mm×250 mm。中塔柱橫橋向寬度2.6 m，空心矩形斷面，壁厚順橋向1 m，橫橋向 0.6 m。上塔柱為逐漸靠攏雙柱，凈距1 200 mm。2個上塔柱用2塊0.8 m厚的腹板連接。上塔柱橫橋向寬度2.6 m，空心矩形斷面。塔壁厚度在斜拉索前側為1.00 m，側面為0.6 m。上塔柱順橋向內壁上設有斜拉索錨塊。

下橫梁設置在中、下塔柱的交匯處，采用實心梯形斷面，高4.0 m。

采用環氧噴涂鋼絞線拉索體系。斜拉索的張拉端設在塔上，固定端設在梁上。全橋共計32對拉索。

4.4 89 m跨鋼桁架方案

主跨采用89 m鋼桁架跨越，浮運拖拉施工，見圖5。

桁高取11 m，高跨比為1/8;節間長度取8 m，為桁高的0.727倍;斜桿軸線與豎直線交角為36.0°;主桁中心距為10.16 m。主桁弦桿采用H形截面，上下弦桿高度h統一取500 mm，根據弦桿受力不同，水平寬度 b 全橋取 460 mm［1～3］。

上平縱聯采用交叉式腹桿體系，平縱聯的斜桿及橫撐均采用工字形截面，上下平板寬取240 mm，厚度取16 mm，截面豎向高取300 mm，豎向腹板厚取12 mm。下平縱聯也采用交叉式腹桿體系，橫撐由橫梁代替，下平縱聯的斜桿工形截面，上下平板寬取240 mm，厚度取16 mm，截面豎向高取300 mm，豎向腹板厚取12 mm。橫梁采用上下不等寬的工字形截面，截面高取600 mm，上平板寬取400 mm，厚度取32 mm，下平板寬度取500 mm，厚度取32 mm，豎向腹板厚取32 mm。橋梁橫向設5片縱梁，縱梁間距取2 m。縱梁采用工字形截面，截面高取500 mm，上下平板寬300 mm，厚24 mm，豎向腹板厚度取16 mm。縱橫梁上現澆鋼筋混凝土橋面板，厚25 cm，橋面板與縱橫梁間用剪力釘聯接。

圖5 鋼桁架橋型布置(單位:m)

4.5 方案綜合比選

從景觀上來看，運河周圍地勢較為開闊，周圍300 m范圍無高層建筑，滬寧高速距離橋梁中心540 m，下游惠山大道距離橋梁中心約300 m，惠山南環與運河邊有約80 m寬綠化帶。連續梁方案梁底截面設計為圓曲線，在一定程度上能給過往船只帶來美感，整體線形較為流程，橋上視野相對開闊。各橋型的技術特點匯總見表2。

表2 橋型方案綜合比選

綜合以上分析，連續梁方案能夠優化線路的縱坡設計，對軌道交通的后期運營有利，同時，該方案不影響通航，施工周期較短，造價最低，后期的養護工作較小，因此，推薦采用預應力混凝土連續梁方案。

5 結語

橋梁結構方案的設計是一個綜合性課題，首先結構應該合理并且經濟，同時，橋梁結構作為城市的永久性建筑，應綜合考慮橋梁的功能、景觀、船舶通行等因素，并且應與當地的人文景觀融為一體。目前，本項目已經完成施工，滿足了錫北運河的通航要求，在工程造價和施工周期及景觀上都達到了預期的效果。

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