開縣寨子坪大橋總體設計

杜春林，韓廣鵬，羅鵬軍

（重慶市市政設計研究院，重慶市 400020）

開縣寨子坪大橋總體設計

杜春林，韓廣鵬，羅鵬軍

（重慶市市政設計研究院，重慶市 400020）

開縣寨子坪大橋是一座V形剛構拱組合橋，橋梁跨徑布置為45 m+75 m+82 m+128 m+56 m。大橋主梁采用單箱多室預應力混凝土箱梁，拱肋采用矩形截面鋼箱拱肋。全橋沿縱向設置兩片高度不同的拱肋，高低起伏的拱肋簡潔大氣，造型獨特。寨子坪大橋的建成既能滿足城市過河通道功能性橋梁的作用，又將成為提升開縣城市景觀品質的標志性建筑。介紹大橋的總體設計情況，有關經驗可供相關專業人員參考。

V形剛構；梁拱組合體系橋；預應力混凝土梁；總體設計

0 引言

開縣為渝東北次區域中心城市和三峽庫區商貿中心，其建設目標定位為功能明確、布局合理、設施完備、環境優美、獨具湖山特色的生態型旅游城市。隨著開縣北部新區的建設及漢豐湖旅游區的打造，寨子坪大橋的修建不但對整個城區的道路系統及景觀打造有著極其重要的作用，同時還可充分發揮路網的輻射功能，擴大交通服務范圍，解決幾個片區之間的城市道路網絡聯系，帶動開縣北部新區的經濟建設和發展。

寨子坪大橋道路設計等級為城市主干道，按雙向4車道設計，兩側各設6.5 m寬人行道，設計車速50 km/h，設計洪水頻率1/100，最高通航水位173.3 m，最低通航水位168.5 m。

1 結構方案設計

城市中的過河（江）通道通常具有稀缺性、唯一性的特點，隨著城市的發展及經濟水平的提高，城市橋梁在滿足安全可靠的前提下還應注重其景觀打造。寨子坪大橋座落于開縣北部新區漢豐湖水域上，緊鄰豐太廣場，周邊區域是開縣北部新區重點發展的商業區及住宅區，是開縣北部新區的核心位置。為使大橋與整個周邊景觀和城市文化風格相協調，確定采用具有現代風格的V形剛構拱組合結構體系[1-7]。

由于橋位區屬丘陵剝蝕地貌和河流侵蝕地貌，河谷左岸緩右岸陡，為較寬緩的“U”字形河谷。為適應地形的變化，分別在兩岸設置兩片高度不同的拱肋，左高右低，高低起伏，造型獨特。

根據通航論證結論，擬建橋梁通航凈高應不低于4.5 m，擬選橋位單孔單向通航凈寬應不低于48.8 m，單孔雙向通航凈寬應不小于97.75 m。同時結合地形情況，采用一跨跨越主河槽可減少基礎水下施工作業，減小施工難度，因此確定主跨跨徑為128 m。

從橋梁景觀總體來看，非通航孔的跨徑布置也要適中，跨徑太大則經濟性較差，而跨徑太小則橋梁下部結構太多，結構顯得過于繁瑣。因此，寨子坪大橋河槽部分下部結構采用V形剛構形式，最終全橋跨徑布置為45 m+75 m+82 m+128 m+56 m，全長396 m，見圖1、圖2。

2 主梁

大橋主梁采用預應力混凝土箱梁，采用C50混凝土，梁高為3.0 m（箱梁中心線高度），梁頂設置雙向1.5%橫坡，為結構找坡。箱梁截面采用單箱五室大懸臂結構，邊腹板為斜腹板，其余腹板為直腹板。箱梁頂寬32.0 m，底寬17.4 m，懸臂長6.2 m。箱梁跨中段頂板厚0.25 m，底板厚0.22 m，腹板厚0.5 m，箱室頂底板與腹板連接處均設置0.5 m×0.25 m的腋角。墩頂處頂板厚0.45 m，底板厚0.42 m，腹板厚0.85 m。為使頂板、底板、腹板厚度變化更加平緩，變化段長度設置為4.5 m。

箱梁懸臂部分沿縱橋向設置加勁肋。加勁肋沿橫橋向僅設置在兩側懸臂下緣及第一個箱室范圍內，在中間三個箱室斷開，這樣既可保證結構受力又能節省材料。加勁肋標準間距為5.0 m，最大間距為6.5 m，最小間距4.0 m，加勁肋厚度為0.5 m。箱梁一般構造及懸臂加勁肋設置情況見圖3。

圖1 橋型立面布置圖（單位：cm）

圖2 寨子坪大橋效果圖

圖3 主梁標準橫斷面（單位：cm）

箱梁各支點及吊桿位置均設置有橫梁。支點部分設置實體橫梁，其中A0、A5橋臺處橫梁寬度為2 m,P1墩處橫梁寬度為4 m,V構支點處橫梁寬度為8 m。A0、A5橋臺及P1墩處橫梁為斜交，其余橫梁為正交。吊桿處設置半封閉橫梁，寬度為0.8 m。吊桿張拉端設計在箱梁內部，這樣可避免在箱梁底部張拉端處開洞，使箱梁外觀不受影響。吊桿段橫梁布置情況見圖4。

圖4 主梁吊桿處橫斷面（單位：cm）

根據結構受力情況，箱梁沿三個方向均布置有預應力。其中，縱向預應力鋼束設置在腹板內，采用17Φs15.2鋼絞線，每個腹板沿高度方向布置4排共8束，整個橫斷面共48束。橫向預應力布置在V構支點橫梁及吊桿橫梁處，根據各橫梁不同受力情況，V1、V6橫梁布置19束19Φs15.2鋼絞線，V2～V5橫梁布置19束17Φs15.2鋼絞線，吊桿橫梁布置2束19Φs15.2鋼絞線。豎向預應力沿腹板中線單排布置，采用JL25精軋螺紋除鋼筋。

3 拱肋及吊桿

大橋拱肋為矩形截面鋼箱拱，采用Q345鋼材。綜合考慮結構受力及景觀效果等因素，拱肋軸線采用1.8次拋物線。其中，大拱凈跨徑為90 m，凈矢高為36 m，矢跨比為1/2.5；小拱凈跨徑為40 m，凈矢高為17.5 m，矢跨比為1/2.285。大拱截面高度由拱頂處2.0 m變化至根部3.6 m，小拱截面高度由拱頂2.0 m變化至根部3.2 m，大小拱截面寬度均為3.0 m。

拱肋采用工廠預制，施工現場吊裝拼接而成，各節段最大重量為58 t。大拱肋分為15個節段，小拱肋分為11個節段，節段頂板、底板及腹板厚度分別有50 mm、40 mm、30 mm三種規格。鋼箱拱頂板、底板及腹板均設有縱向加勁肋，加勁肋在吊桿隔板處與隔板焊接，在構造隔板處穿過“V”型口，不與隔板連接。各節段頂板、底板及腹板采用熔透焊接，縱向加勁肋采用高強度螺栓栓接。拱肋一般橫斷面構造見圖5。

圖5 拱肋橫斷面構造圖（單位：cm）

鋼拱肋采用鋼混結合段固結于混凝土拱座上，為保證將鋼拱肋的軸向力順暢的傳遞到混凝土拱座，在鋼拱肋S0(S0＇）節段底部設置2.0 m高承壓箱，承壓箱采用PBL剪力鍵與混凝土連接,同時在承壓箱四周設置預應力鋼絞線，以抵抗外荷載在結合處產生的彎矩，鋼混結合段一般構造見圖6。

吊桿主要承擔主梁恒載及車輛、人群等活載產生的拉力，是大橋的重要傳力構件。為保證吊桿作為永久構件的同時具有可更換性，本橋采用雙吊桿形式，吊桿間距1.2 m。全橋共設置20對吊桿，其中大拱設置13對吊桿，沿順橋向間距為6 m，吊桿規格為31Φs15.2，小拱設置7對吊桿，沿順橋向間距為5 m，吊桿規格為19Φs15.2。吊桿采用拱端固定，梁端張拉的錨固方式。綜合考慮疲勞、吊裝、經濟性及可更換性等因素，吊桿設計安全系數控制在2.5～3.0。

4 下部結構

寨子坪大橋V構采用C50預應力混凝土結構，V腿兩端為實心，中間為空心，空心段壁厚為80 cm，端部壁厚漸變為110 cm，漸變段長度為2 m。每根V腿彎矩受拉側均設置預應力鋼束，鋼束規格為17-15.2，采用在主梁實體橫梁內單端張拉錨固方式。大拱V構頂部截面高4.0 m，底部截面高5.5 m，小拱V構頂部截面高3.2 m，底部截面高4.5 m，V構橫橋向寬度均由墩頂6.0 m變化至墩底8.0 m。各V構順橋向均設置有圓弧倒角，以使結構整體線形流暢。為保證施工時V腿剛度，減小變形，各V構內均設置勁性骨架。

橋臺采用重力式U型橋臺接承臺樁基形式，下接兩排樁徑1.3 m的端承樁。P1墩采用矩形墩，橫橋向設三根墩柱，墩柱截面尺寸為2.4 m×1.6 m,每根墩柱下接獨立承臺樁基礎，每個承臺下設4根直徑1.3 m的樁基礎。

5 施工過程

大橋采用先梁后拱施工方式，主梁及V構采用滿堂支架施工，拱肋采用工廠預制，現場吊裝拼接施工。為減小由于墩梁固結導致的溫度及收縮內力，大橋主梁采用分段澆筑的施工方法。大橋的主要施工過程如下：（1）在枯水期施工P3、P4墩圍堰，施工A0、A5橋臺，P1～P4墩樁基礎及承臺；（2）支架上澆筑P2～P4V構至主梁底部；（3）滿堂支架澆筑P3V構處主梁，待混凝土強度滿足要求后張拉P3V構預應力及主梁預應力；（4）滿堂支架澆筑大拱、小拱及P2V構處主梁，待混凝土強度滿足要求后張拉P2V構預應力及主梁預應力；（5）滿堂支架澆筑P4V構處主梁，待混凝土強度滿足要求后張拉P4V構預應力及主梁預應力；（6）滿堂支架澆筑邊跨主梁，待混凝土強度滿足要求后張拉邊跨主梁預應力；（7）梁上架設拱肋臨時支架，吊裝鋼拱肋節段拼裝合攏；（8）拆除拱肋臨時支架，安裝吊桿并張拉，拆除主梁支架，完成體系轉換；（9）橋面鋪裝及附屬工程施工，成橋荷載試驗，大橋通車。

6 結語

寨子坪大橋綜合考慮了橋梁景觀及城市發展的需求，并結合當地地形、結構受力、施工技術條件等因素，采用了V形剛構拱組合橋結構體系。橋梁結構型式新穎獨特，大矢跨比的高低拱肋坐落于南河之上，氣勢磅礴，整體外形簡潔大氣，與地形環境協調。大橋的最終建成，在滿足過河通道功能需求的基礎上，必將成為開縣的地標性建筑，提升城市的景觀品質。

[1]JTG D60-2008,公路橋涵設計通用規范[S].

[2]JTG D62-2008,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[3]范立礎.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社,2012.

[4]金成棣.預應力混凝土梁拱組合橋梁—設計研究與實踐[M].北京：人民交通出版社,2001.

[5]楊春,杜春林,鄧宇.重慶嘉悅大橋總體設計[J].世界橋梁,2008(4)：16-18.

[6]鄧文中,任國雷,楊春.涪陵烏江二橋總體設計[J].橋梁建設,2007(1)：43-46.

[7]勾紅葉,蒲黔輝,李曉斌,等.V形剛構組合拱橋施工過程仿真和施工控制研究[J].鐵道建筑,2013(7)：4-7.

U448.23

B

1009-7716（2016）05-0072-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.019

2016-01-12

杜春林（1976-），男，河北唐山人，高級工程師，從事橋梁設計工作。