寧夏吳忠黃河公路大橋橋型方案設(shè)計探討

【摘 要】本文以寧夏吳忠黃河公路大橋橋型方案設(shè)計經(jīng)驗為例，對不同跨徑連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，T梁、箱梁結(jié)構(gòu)進行方案必選，重點探討橋型及跨徑方案設(shè)計原則，力求接近自然與環(huán)境充分協(xié)調(diào)，對今后類似項目的方案設(shè)計有一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】橋型方案；方案必選

1、概述

吳忠黃河公路大橋位于寧夏吳忠市境內(nèi)，是G109線和G211線聯(lián)絡(luò)線中的控制性工程。本項目的建設(shè)符合國家及寧夏干線公路網(wǎng)規(guī)劃，對改善區(qū)域通行條件，滿足區(qū)域交通快速增長，完善國道網(wǎng)絡(luò)及寧夏干線公路網(wǎng)具有十分重要的意義。

吳忠黃河公路大橋全長約8.5km，其中大橋長2.26km，按四車道一級公路標準設(shè)計，設(shè)計速度80km/h，橋梁寬度24.5m，汽車荷載采用公路-Ⅰ級。

2、橋跨布置及橋型方案

在充分研究工可報告、防洪評價報告、《黃河流域河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目審查同意書》、《黃河跨河越堤橋梁建設(shè)若干問題座談會紀要》的基礎(chǔ)上，橋跨布置主要考慮如下幾個因素：

（1）推薦橋位處于非穩(wěn)定分汊型河段上，河道內(nèi)心灘發(fā)育，汊河較多，水流分散，流勢多為2～3汊，河床演變主要為主、支汊的興衰及心灘的消長，主槽寬為300～600m；目前，水利部門正在對本段河道按防洪規(guī)劃治導(dǎo)整治，治導(dǎo)線寬400m；主橋的橋跨布置既要跨過現(xiàn)有主河槽，還要兼顧規(guī)劃治導(dǎo)后的河槽位置，減少對河道的影響。

（2）為了保證兩側(cè)濱河大道的通暢，有利于黃河兩岸的濱河生態(tài)城市建設(shè)的思路，同時為了避免給今后的防汛安全帶來不利的影響，大橋與堤防采用跨越的方式交叉。

（3）橋梁軸線盡量與河道整治后的航跡線正交，滿足通航凈空要求。

（4）結(jié)合結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的技術(shù)可行性、經(jīng)濟性以及創(chuàng)新性。

最后主橋按60m+5x90m+60m=570m跨徑與65m+4x110m+65m=570m跨徑同深度比較，擇優(yōu)推薦。引橋采用結(jié)構(gòu)輕盈、行車舒適性好、便于預(yù)制安裝的40m跨徑裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁與T梁進行比選，擇優(yōu)推薦。

3、主橋推薦方案跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 總體布置

主橋橋跨布置為60m+5×90+60m=570m，七跨連續(xù)梁體系，邊中跨比0.66；箱梁采用C50混凝土；橋?qū)挒?4.5m，主梁采用分離式，在橫橋向由上下行兩片箱梁組成。每個箱梁設(shè)單向橫坡，坡度為2%。

3.2 主梁

主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截箱梁，橫斷面為單箱單室直腹板箱型梁。根部截面梁高5.5m，腹板厚75cm，底板厚60cm，頂板厚28cm；跨中截面梁高2.2m，腹板厚50cm，底板厚30cm，頂板28cm；腹板厚度線性變化，梁高及底板厚度按1.8次拋物線變化。中支點橫隔板厚度為250cm，端橫隔板厚度為150cm。邊跨設(shè)置現(xiàn)澆段長度為13.76m，邊、中跨合龍段長度取2m，0號段長度為4m，節(jié)段劃分為：4×3.5m+7×4.0m，最大塊件重量約為123t。

3.3 主墩及基礎(chǔ)

黃河上類似橋梁墩身通常采用墻式墩基礎(chǔ)，顯得厚重、單調(diào)；本次設(shè)計考慮結(jié)構(gòu)景觀的新穎性，采用單向設(shè)置圓弧變化的花瓶形墩，同時考慮后期支座維護的方便，設(shè)置預(yù)留空間，給整個墩的結(jié)構(gòu)帶來較為突出的景觀效果。

4、主橋比較方案跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

4.1 總體布置

主橋橋跨布置為65m+4×110+65m=570m，六跨連續(xù)梁體系，邊中跨比0.59；箱梁采用C50混凝土；橋?qū)挒?4.5m，主梁采用分離式，在橫橋向由上下行兩片箱梁組成。每個箱梁設(shè)單向橫坡，坡度為2%。

4.2 主梁

主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截箱梁，橫斷面為單箱單室直腹板箱型梁。根部截面梁高6.8m，腹板厚75cm，底板厚120cm，頂板厚28cm；跨中截面梁高2.7m，腹板厚50cm，底板厚30cm，頂板28cm；腹板厚度線性變化，梁高及底板厚度按1.8次拋物線變化。中支點橫隔板厚度為250cm，端橫隔板厚度為200cm。邊跨設(shè)置現(xiàn)澆段長度為8.7m，邊、中跨合龍段長度取2m，0號段長度為8m，節(jié)段劃分為：4×3.5m+9×4.0m，最大塊件重量約為142t。

4.3 主墩及基礎(chǔ)

橋墩采用矩形實心花瓶墩，墩身周邊倒以圓角，墩底截面尺寸4.5×3.8m，墩頂橫向與主梁箱梁底板相齊，截面尺寸6.0×4.0m，自墩頂至以下7m進行截面過渡。為防止漂流物及冰塊撞擊橋墩，在墩身橫向兩側(cè)設(shè)置破冰棱。為便于以后施工，在墩頂中央開槽。

5、大橋方案比較結(jié)果

從材料及經(jīng)濟方面比較結(jié)果表明，主橋變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（60m+5x90m +60m）橋跨比（65m+4x110m+65m）橋跨造價經(jīng)濟，占優(yōu)勢；從施工方面考慮，兩者差別不大。因此，主橋推薦采用（60m+5x90m+60m）跨徑變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

引橋取4孔跨徑40m裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)與T梁按相同填土高度確定下部結(jié)構(gòu)尺寸做同深度比較，擇優(yōu)推薦，從材料及經(jīng)濟方面比較結(jié)果表明，相同跨徑同聯(lián)長的裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋比T梁橋造價經(jīng)濟，占優(yōu)勢；結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能方面，箱型結(jié)構(gòu)的橫向剛度遠大于T型梁結(jié)構(gòu)，其整體性也較T型梁結(jié)構(gòu)為優(yōu)；從施工方面考慮，兩者差別不大，T梁模板制作簡單，但箱梁便于運輸安裝。因此，引橋推薦采用40m跨徑裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

6、結(jié)束語

橋型方案選擇是橋梁設(shè)計的關(guān)鍵步驟，在考慮滿足結(jié)構(gòu)功能的要求外，還應(yīng)考慮美觀及與環(huán)境的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。本文對吳忠黃河大橋主橋橋型和橋跨進行了方案必選及設(shè)計，可供同行參考。

參考文獻：

[1]胡春鋒. 景觀橋橋型方案比選及設(shè)計[J]，城市建設(shè)理論研究，2011（22）.