澮河大橋橋梁方案比選

王林飛

(山西省交通規劃勘察設計院)

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澮河大橋橋梁方案比選

王林飛

(山西省交通規劃勘察設計院)

澮河大橋是侯馬市合歡街南延的控制性工程，其主橋推薦方案采用(50+80+50)m鋼管混凝土系桿拱橋。介紹該橋方案比選、景觀設計等相關內容。

鋼管混凝土拱橋；方案比選；景觀設計

1 工程背景

侯馬市是山西南部一座重要的交通樞紐和區域性中心城市，隨著經濟的發展，侯馬市濕地公園及生態工業園區建設已進入實施階段。根據市區總體規劃的要求，侯馬市合歡街需南延與省道S235相接，其間跨越澮河，設置一座澮河大橋。

2 工程建設條件及技術標準

2.1 工程建設條件

根據實地踏勘，澮河現河道寬度50 m，河道兩側建有防洪堤，本橋上游海軍街處已建3～16 m中橋一座，下游紫金山街處已建5～30 m大橋一座，澮河規劃河道寬度150 m。根據以上因素，及市的長遠發展，本橋擬設橋長450 m左右，橋高約15 m，橋寬50 m。

橋址位于河谷平原區，其微地貌為澮河Ⅰ級階地，地勢平坦開闊，經鉆探揭示，橋址地層由第四系全新統人工填土(Q4me)、沖洪積物(Q4al+pl)、上更新統(Q3al+pl)沖洪積物組成。

該橋屬于市政橋梁，且橋下澮河處擬修建濕地公園，橋梁方案應綜合考慮侯馬市長遠規劃和景觀效果等因素。

2.2 工程標準

(1)路線等級：城市主干道

(2)汽車荷載等級：城-A

(3)環境條件：Ⅰ類

(4)地震動峰值加速度：0.15 g

(5)設計洪水頻率：1/100

3 橋型方案說明

3.1 橋型方案設計原則

(1)貫徹“安全、環保、舒適、和諧 ”的設計新理念；

(2)橋型設計外形美觀， 注重與周圍自然、人文環境相協調；應盡可能地體現時代氣息，與既有建筑相得益彰，成為該地區的景觀亮點。

(3)橋下為規劃的濕地公園，園區在澮河兩岸有兩條規劃的園區道路，橋梁方案應其通行的凈寬和凈高的要求，并適當考慮未來拓寬的條件；

(4)在重點考慮以上原則基礎上兼顧方案的經濟、耐久和后期維護等性能。

3.2 橋型方案

遵循以上橋梁方案設計原則，結合橋址處地形條件及周邊環境， 考慮橋梁的視野應開闊明朗，梁高與橋下凈高比例應相互協調，梁體應盡可能纖細流暢，梁高不宜過高。基于以上分析擬定了三個橋型方案：①主橋為(50+80+50)m 三跨鋼管混凝土拱橋，引橋為30 m預應力混凝土連續箱梁；②主橋為(35+60+35)m三跨現澆連續箱梁，引橋為30 m預應力混凝土連續箱梁；③全橋均采用預應力混凝土連續箱梁。

(1)方案一：三跨鋼管混凝土拱橋(主橋)+裝配式連續箱梁(引橋)

根據現有和規劃澮河河道寬度，并考慮到橋跨配孔的協調性， 橋梁孔徑布置為：3-30 m +(50+80+50) m+6-30 m；主橋采用鋼管混凝土系桿拱橋，引橋采用預應力混凝土連續箱梁。

主橋上部結構的三條主跨拱肋采用鋼管混凝土拱形空間桁架結構，上、下弦桿鋼管內及鋼管綴板間泵送灌注C50混凝土，腹桿為空心鋼管，以充分發揮利用鋼管混凝土承壓能力強的特點滿足桁架弦桿受軸向壓力較大的需要。主橋中跨凈跨度L0=75 m，矢高f0=15 m，f0/L0=1/5；邊跨凈跨度，矢高f0=10 m，f0/L0=1/4.5；拱軸系數均為m=1.167。

圖1 方案一主橋橋型圖

吊桿采用平行鍍鋅高強鋼絲束, 熱聚乙烯防護，鐓頭錨錨固，平行豎直布置吊桿間距5 m。吊桿橫梁為預應力混凝土結構，預制吊裝施工。橫梁和橋面為懸掛漂浮體系，伸縮縫設在主墩上，為保證橋面系的整體性及安裝橋面系時橫梁的穩定需要，在橫梁吊桿處設兩道T型的鋼筋混凝土加勁縱梁將橫梁彼此串聯起來。行車道板采用鋼筋混凝土Π形板，板高0.4 m，簡支擱置于呆桿橫梁上，通過縱、橫向組合縫及10 cm厚的鋼釬維橋面鋪裝整體混凝土形成多跨彈性支承連續梁。

主橋下部結構采用薄壁門式框架墩，基礎采用鉆孔灌注樁基礎。

引橋上部結構采用公路常見的裝配式預應力混凝土先簡支后連續小箱梁，梁高1.6 m；下部結構橋墩采用花瓶型橋墩，橋臺采用肋板臺，基礎采用鉆孔灌注樁基礎。

方案一特點：① 橋梁造型美觀，采用拱形結構增強了橋型整體感和曲線韻律，達到給城市增加新景觀并有美好寓意的設想。②主橋采用拱形結構，跨越能力較大，對澮河的現有河道和規劃河道影響較小，不破壞現有的防洪堤。③橋跨孔徑縱向布置協調性較好。引橋向河心跨徑依次為30 m、50 m、80 m，孔徑過渡有序，層次分明。

(3)方案二：三跨預應力現澆箱梁(主橋)+裝配式連續箱梁(引橋)

方案二橋梁孔徑布置為：4-30 m +(35+60+35) m+7-30 m；主橋采用現澆預應力混凝土連續箱梁，引橋采用裝配式預應力混凝土先簡支后連續小箱梁。

主橋主梁采用變截面箱梁，支點梁高3.7 m，跨中梁高1.8 m，梁底曲線采用1.6次拋物線，主梁兩側懸臂各2.0 m，懸臂端部厚20 cm，懸臂根部厚45 cm。頂板全聯等厚25 cm，箱梁底板厚為24～60 cm。腹板為直腹板，中腹板厚35～50 cm，邊腹板厚40～60 cm。中橫梁厚2 m，端橫梁厚1.5 m，橫隔板厚30 cm。

主橋下部結構采用花瓶型墩，基礎采用鉆孔灌注樁基礎。

引橋上部結構同方案一采用裝配式預應力混凝土先簡支后連續小箱梁，梁高1.6 m；下部結構橋墩采用花瓶型橋墩，橋臺采用肋板臺，基礎采用鉆孔灌注樁基礎。

方案二特點：①現澆預應力連續箱梁技術成熟，施工工藝也較簡單、技術難度小，施工周期較短。②對澮河的現有河道既不無影響，但因橋跨布置，須對現有防洪堤進行改造。③方案二相對于方案一橋型結構較普通，景觀功能較差。

圖2 方案二主橋橋型圖

(3)方案三：全橋均采用裝配式連續箱梁

出于方便施工和節省造價的考慮，方案三橋梁孔徑布置為：5～30 m裝配式預應力混凝土先簡支后連續小箱梁結構，梁高1.6 m，下部結構采用柱式墩、肋板臺，基礎均采用鉆孔灌注樁基礎。

方案三特點：①上部結構小箱梁可集中預制，標準化生產，施工周期短。②本方案需在現有河道內設置橋墩，對澮河影響較大。 ③運營過程中，需更換維護的支座數量多，難度較大。④橋型過于普通，景觀效果差，不能很好體現橋梁造型美觀、新穎, 富有時代特點的功能。

4 橋型方案比選及建議

橋型方案比較的具體情況見表1。

表1 橋型方案比較表

本次方案設計提出的三個橋型方案均可滿足橋梁功能的要求。從方案比較表中可以看出，最經濟的方案為方案三，但其橋型簡單，無法和周圍的環境協調統一，景觀效果較差，且對澮河河道影響較大，故不推薦。方案二采用現澆連續箱梁結構，結構形式樸素，技術成熟，但其無法滿足城市規劃濕地公園的景觀要求，且需改造澮河防洪堤，對澮河河道有一定的影響，故不推薦。

方案一其造價相對于方案一、二稍高，但為和城市規劃和發展相配套，其景觀效果應放在首要位置考慮。方案一主橋采用鋼管混凝土拱橋，橋梁造型新穎，形態優美。全橋在布孔上主次分明，過渡有序，縱向線型流暢，具有整體感和曲線韻律，與周圍環境融合、協調，建成后將為城市的一標志性建筑。因此推薦方案一為推薦方案。

[1] 周年先.橋梁方案比選[M].上海:同濟大學出版社,1997.

[2] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋設計與施工[M].北京:人民交通出版社,1999.

[3] 范立礎.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4] 張澤洲,蔣迪斌.東江水溝橋梁方案比選[J].甘肅科技,2007，(8).

[5] 王成,灰色理論在橋梁方案比選中的應用[J].重慶交通學院學報,1999,18(4).

2014-12-22

王林飛(1981-)，男，河北南宮人，工程師，研究方向：橋梁結構設計與計算。

U445

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1008-3383(2015)09-0101-02