蘭州市深安黃河大橋設(shè)計(jì)

范佐銀

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092）

1 工程概況

蘭州深安黃河大橋位于蘭州市西固區(qū)與安寧區(qū)之間，南起西固區(qū)深溝橋，橫跨黃河連通北岸的安寧區(qū)。該項(xiàng)工程以解決深安路跨越黃河，以及深安大橋與南、北濱河路交叉問(wèn)題為目標(biāo)，形成一個(gè)功能相對(duì)完整的單元作為設(shè)計(jì)范圍，內(nèi)容包括：深安路樁號(hào)ZK0+000～ZK1+320.000之間的道路工程和橋梁工程，主線全長(zhǎng)1.32 km；在深安路樁號(hào)ZK0+460.000和ZK0+888.250處分別跨越南、北濱河路的兩個(gè)半定向＋兩個(gè)苜蓿葉全互通式立交工程（見(jiàn)圖1）。

圖1 深安黃河大橋效果圖

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級(jí)：城市主干道；

（2）設(shè)計(jì)車速：50 km/h；

（3）荷載等級(jí)：公路-I級(jí)；

（4）橋面寬度：雙向6車道，全寬36.5 m；

（5）航道等級(jí)：內(nèi)河V級(jí)航道，單孔雙向通航；通航凈高不小于8.0 m，凈寬不小于80 m；

（6）設(shè)計(jì)風(fēng)速：V10=25.8 m/s；

（7）抗震設(shè)計(jì)：地震基本烈度Ⅷ度。

3 主橋總體布置

深安黃河大橋主橋?yàn)橄鲁惺降武摴隘B合梁橋，跨徑156 m，橋?qū)?6.5 m，梁高3.5 m。主拱肋面內(nèi)矢跨比為1∶4，矢高為38.25 m，橋面以上拱肋高度37.1 m；副拱肋立面矢跨比為1:5.67，矢高為25.236 m，副拱肋均在橋面以上。拱肋平面線形均為多條接順的二次多項(xiàng)式曲線。主、副拱肋以連桿相連，僅主拱肋布設(shè)吊桿，吊桿標(biāo)準(zhǔn)間距為8 m，全橋共17對(duì)吊桿。主橋總體布置見(jiàn)圖2所示。

4 主橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 主墩

（1）主墩采用V型墩，順橋向外形呈花瓶型展開(kāi)，與主拱線形接順，墩高約13 m。V腿頂部通過(guò)預(yù)應(yīng)力系梁連接（見(jiàn)圖3）。

V腿為矩形截面空心墩。靠近引橋側(cè)V腿外輪廓截面尺寸為4.0 m×5.0 m（縱×橫），靠近主橋側(cè)V腿外輪廓截面尺寸為5.05 m×5.0 m（縱×橫）。

墩頂系梁高度1.2 m，寬度4.0 m，為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，設(shè)置10根Φ15-12預(yù)應(yīng)力鋼束。

圖2 主橋總體布置圖（單位：cm）

圖3 橋墩立面圖（單位：cm）

4.2 樁基礎(chǔ)

主墩基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，每個(gè)主墩下設(shè)置9根鉆孔灌注樁，直徑采用φ2.0 m，樁長(zhǎng)45 m。樁基持力層為③5層卵石層。采用樁底后注漿工藝，以提高樁的承載能力。

4.3 承臺(tái)

承臺(tái)外形采用圓端形，以減少水流阻力，厚度為3.5 m，封底混凝土厚度為2.0 m（見(jiàn)圖4）。

圖4 承臺(tái)平面圖（單位：cm）

5 主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.1 拱肋系統(tǒng)

拱肋系統(tǒng)由主拱肋、副拱肋、主副拱肋之間的橫向連桿以及拱頂橫撐等構(gòu)件組成。主拱跨徑153 m，外傾10°，立面矢高37.669 m。副拱肋軸線為空間曲線，立面矢高30 m。主副拱肋之間設(shè)橫向連桿，間距8 m。拱頂設(shè)3道橫撐，橫撐間距8 m（見(jiàn)圖5）。

圖5 拱肋橫斷面圖（單位：cm）

主橋拱肋為鋼結(jié)構(gòu)，材料為Q345qD。主拱肋采用矩形截面，寬2 m，高3 m。副拱肋采用圓管形鋼管，直徑1.5 m。主副拱肋之間的連桿采用圓鋼管，直徑0.8 m，拱頂橫撐外包裝飾球。

5.2 主梁

拱橋主梁為等截面鋼-混疊合梁結(jié)構(gòu)。全高3.5 m，全寬36.5 m。疊合梁鋼梁材質(zhì)為Q345qD，為主縱梁（閉口邊箱梁）、中橫梁、端橫梁、小縱梁組成的雙主梁梁格體系。為保證頂推過(guò)程中各臨時(shí)支點(diǎn)的穩(wěn)定性，主縱梁腹板每隔一定間距設(shè)置一道豎向加勁（見(jiàn)圖6）。

圖6 主梁橫斷面圖（單位：cm）

5.3 吊桿

梁拱間布設(shè)吊桿，8 m間距，全橋共17對(duì)吊桿。吊桿采用高強(qiáng)度鍍鋅平行鋼絲拉索，吊桿規(guī)格為φ7-109，冷鑄錨。

5.4 水平系桿索

平衡拱肋推力的系桿采用環(huán)氧涂層鋼絞線，主梁?jiǎn)蝹?cè)箱內(nèi)布置6根水平系桿，每根系桿由37股φl(shuí)5.2鋼絞線組成。

6 主橋施工方案

主橋上部結(jié)構(gòu)采用拱梁整體頂推的施工方法，即拱與疊合梁鋼梁先期組拼一體，配合臨時(shí)撐桿共同受力，自南岸向北岸進(jìn)行整體頂推，采用多點(diǎn)頂推。主橋各梁段頂推到位后，逐步拆除臨時(shí)撐桿，分批張拉吊桿，進(jìn)行橋面板施工。

7 主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）對(duì)上部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)研究及施工控制，保證預(yù)制和安裝的質(zhì)量和安全。

（2）對(duì)鋼-混凝土疊合梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，防止橋面板開(kāi)裂和裂縫發(fā)展。

（3）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析及減震措施研究，確保結(jié)構(gòu)安全。

（4）主墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用樁底壓漿技術(shù)，以控制基礎(chǔ)沉降。

8 結(jié)語(yǔ)

蘭州市深安黃河大橋是蘭州市重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，于2007年4月進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，2010年9月29日舉行奠基儀式,由于實(shí)際工程受各方面因素影響，該橋已于2011年正式開(kāi)工建設(shè)，預(yù)計(jì)2014年底建成通車。通過(guò)該橋的設(shè)計(jì)和各復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的研究和試驗(yàn)，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，可為以后同類橋梁設(shè)計(jì)提供參考。

[1]上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院主編.橋梁設(shè)計(jì)工程師手冊(cè)[M].

[2]陳寶春著.鋼管混凝土拱橋（第二版）[M].

[3]上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司.蘭州市深安黃河大橋工程施工圖[Z].