關(guān)于城市跨江大橋引橋結(jié)構(gòu)選型探討

肖留華

（江西省樟樹(shù)市交通運(yùn)輸局，江西 樟樹(shù) 331200）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)城市跨江跨河大橋工程如雨后春筍般拔地而起。這些工程大部分均有懸索橋、斜拉橋或拱橋等特大跨徑主橋，針對(duì)主橋的選型研究相對(duì)比較完善[1]。然而關(guān)于引橋選型的研究卻相對(duì)較少。引橋造價(jià)一般占整個(gè)橋梁工程造價(jià)的一半及以上，且造型對(duì)整個(gè)工程的景觀效果也有較大影響。因此，對(duì)跨江大橋引橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型確定合理結(jié)構(gòu)顯得至關(guān)重要。

本文以樟樹(shù)市贛江二橋引橋?yàn)槔接懖煌龢蚍桨冈谠擁?xiàng)目中的優(yōu)劣性，以期在安全可靠的結(jié)構(gòu)受力、施工方法和合理的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間尋求一個(gè)最佳方案。

1 工程概況

樟樹(shù)市贛江二橋工程路線全長(zhǎng)4.2 km，其中主橋?yàn)橹骺?00m橋長(zhǎng)736m的雙塔斜拉橋。引橋總長(zhǎng)約為1.8 km，大部分位于河道中和譽(yù)家洲上，引橋工程建安費(fèi)占橋梁工程費(fèi)接近一半[2]。

主要技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級(jí)；主線設(shè)計(jì)速度采用60 km/h；引橋橫向標(biāo)準(zhǔn)布置為：0.5m（防撞欄桿）+0.75m（檢修道）+11.75m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+0.5 m（中央隔離墩）+11.75 m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+0.75 m（檢修道）+0.5m（防撞欄桿）=26.5m。

2 引橋結(jié)構(gòu)方案分析

2.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思

橋型方案選擇時(shí)應(yīng)考慮到整個(gè)工程的組織實(shí)施，橋位橋頭區(qū)段場(chǎng)地條件，節(jié)段運(yùn)輸和臨時(shí)施工機(jī)具設(shè)備、材料運(yùn)輸、堆放問(wèn)題，以及是否需要在水上拼裝大型架橋設(shè)備（如采用移動(dòng)模架、臨時(shí)托架如何轉(zhuǎn)運(yùn)）等。

引橋在結(jié)構(gòu)形式上屬于多次重復(fù)，任何一個(gè)構(gòu)造細(xì)節(jié)的變化所帶來(lái)的投資上的變化都會(huì)使得總的投資估算發(fā)生顯著變化。因此，引橋在結(jié)構(gòu)尺寸的擬定上應(yīng)充分注意這一特點(diǎn)。

充分重視景觀設(shè)計(jì)，力求造型美觀，全線各區(qū)段應(yīng)風(fēng)格一致，橫斷面形式基本相同，立面線形流暢，總體上與周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)。

借鑒國(guó)內(nèi)大型橋梁工程的建橋?qū)嵗俺晒?jīng)驗(yàn)，結(jié)合橋位特點(diǎn)，認(rèn)真分析和深入研究結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)，確定合理經(jīng)濟(jì)的橋跨布置。

2.2 引橋上部結(jié)構(gòu)形式分析

（1）混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁是成熟、普遍的橋梁主梁形式，可適應(yīng)多種跨度的橋梁結(jié)構(gòu)，在眾多工程中得到了廣泛運(yùn)用。箱梁截面抗扭剛度大、受力特性好，且體內(nèi)預(yù)應(yīng)力、體內(nèi)與體外預(yù)應(yīng)力相結(jié)合或體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)均適用。施工方法靈活，可以采用現(xiàn)澆或預(yù)制拼裝。混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式多樣、適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)橋梁寬度采用單箱單室或單箱多室箱梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)橋梁跨度采用鋼筋混凝土連續(xù)梁或預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。

（2）預(yù)制后張預(yù)應(yīng)力混凝土T梁結(jié)構(gòu)：T梁結(jié)構(gòu)也是較為常用的引橋結(jié)構(gòu)形式，其設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)成熟，適用跨徑范圍較大，最大跨徑達(dá)50m左右。主梁為預(yù)制構(gòu)件，可在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，采用梁上運(yùn)梁、架橋機(jī)安裝的施工方案，待主梁安裝完畢后，澆筑現(xiàn)澆段連成整體。T梁的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低，施工方便，施工進(jìn)度快，對(duì)變寬度橋面的適應(yīng)性較強(qiáng)；缺點(diǎn)是景觀效果一般。

（3）鋼－混凝土結(jié)合梁：鋼—混凝土結(jié)合梁是一種充分發(fā)揮混凝土和鋼材不同力學(xué)材料性能的橋梁結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自重輕、下部結(jié)構(gòu)工程量少，同時(shí)在施工時(shí)具有吊裝重量輕、施工速度快等特點(diǎn)，但缺點(diǎn)為造價(jià)稍高。另外，從結(jié)構(gòu)受力性能上來(lái)看，連續(xù)結(jié)合梁承受負(fù)彎矩的能力較差，需采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施，具有一定的技術(shù)難度。

（4）預(yù)制后張預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁：預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)成熟，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較低，結(jié)構(gòu)剛度較大，抗扭性能較好，可采用工廠或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，安裝完成后澆筑縱向及橫向接縫，張拉墩頂縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，簡(jiǎn)支變連續(xù)形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。小箱梁適用的最大跨徑為40m。

（5）預(yù)制先張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁：空心板梁結(jié)構(gòu)是目前采用較多的高架、跨線橋等橋梁結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)高度低，工廠化程度高，運(yùn)輸、吊裝方便，對(duì)地面交通影響較小，工程造價(jià)低，已在許多現(xiàn)有高架、立交上廣泛運(yùn)用。但是，由于空心板梁高較低，限制了跨徑的增加，目前通常最大跨徑25m。另外，橋墩處需設(shè)置蓋梁，景觀效果一般。

對(duì)于贛江二橋引橋工程而言，贛江南支河道大部分區(qū)域經(jīng)常性處于無(wú)水狀態(tài)，根據(jù)已建大橋的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，其經(jīng)濟(jì)跨徑應(yīng)該在30～50m之間。結(jié)合防洪需求，譽(yù)家洲及贛江南支中的橋跨布置取為50m，而岸上引橋直接采用30m跨布置。

通過(guò)對(duì)各種橋型結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)和性能比較見(jiàn)表1，可以看出，空心板梁和小箱梁雖然施工快捷，工程造價(jià)較低，但其最大跨徑小于50m，因此不能滿(mǎn)足跨徑要求；鋼－混凝土結(jié)合梁結(jié)構(gòu)施工方便、受力性能好，但經(jīng)濟(jì)性稍差，且施工技術(shù)難度較高。

而簡(jiǎn)支T梁施工快捷，工程造價(jià)較低，外形一般；現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，雖然工程造價(jià)稍高但其受力性能好，外形簡(jiǎn)潔、整體輕盈、柔和，線條流暢。兩個(gè)方案施工技術(shù)均很成熟，優(yōu)缺點(diǎn)基本相當(dāng)，且均能滿(mǎn)足橋梁布跨要求。

但上述的對(duì)比只限于上部結(jié)構(gòu)，引橋工程造價(jià)還包含下部結(jié)構(gòu)部分，仍需對(duì)總體造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比。

表1 結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)、性能比較表

2.3 引橋結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)已建大橋工程研究結(jié)論，在深水近海區(qū)域的橋梁，下部結(jié)構(gòu)施工措施較高，增大橋梁跨徑布置后，雖然材料費(fèi)有所增大，但基礎(chǔ)數(shù)量減少，措施費(fèi)降低，橋梁總的建安費(fèi)不一定增大。鋼－混凝土結(jié)合梁的跨越能力最強(qiáng)，因此下部結(jié)構(gòu)的造價(jià)會(huì)相應(yīng)較少。為綜合考慮引橋工程上下部總體造價(jià)經(jīng)濟(jì)性，針對(duì)滿(mǎn)足跨徑要求的預(yù)制T梁、現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁及鋼－混凝土結(jié)合梁的三種橋型進(jìn)行比較，。對(duì)于T梁方案，選擇50m跨進(jìn)行比較；對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土梁，選擇50m、60m、70m三種跨徑進(jìn)行比較；對(duì)于鋼－混凝土結(jié)合梁，選擇50m、60m、70m、80m四種跨徑進(jìn)行比較，如圖1～圖3所示。經(jīng)濟(jì)性比較僅考慮主材，下部結(jié)構(gòu)橋墩高度統(tǒng)一按10m計(jì)，不計(jì)附屬結(jié)構(gòu)，方案匯總見(jiàn)表2。

圖1 T梁方案示意圖（單位：mm）

各方案經(jīng)濟(jì)性比較如圖4所示，由比較可知，50m T梁方案和50m現(xiàn)澆箱梁方案的造價(jià)相對(duì)最低。因此，這兩個(gè)方案是最為適合該項(xiàng)目的引橋方案。但由于這兩個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)性存在較多的前提和假設(shè)，故仍需代入實(shí)際工程情況進(jìn)行同深度比較。

方案序號(hào)施工方法1 4×50m方案名稱(chēng)橋梁面積/m2梁高/m墩柱形式承臺(tái)尺寸/（m×m×m）樁基礎(chǔ)?1.5 2.5 4根 預(yù)制安裝2 4×50m T梁 5 300 2.8 雙墩柱 6.5×6.5×2.5 4根 支架現(xiàn)澆3 4×60m箱梁 5 300 2.8 雙墩柱 6.5×6.5×3.0 5根 支架現(xiàn)澆4 4×70m箱梁 6 360 3.6 雙墩柱 8.3×8.3×3.0 6根 支架現(xiàn)澆5 4×50m箱梁 7 420 4.0 雙墩柱 10.0×6.5×3.0 6根 預(yù)制安裝6 4×60m結(jié)合梁 5 300 2.8 單墩柱 10.0×6.5×3.0 7根 預(yù)制安裝7 4×70m結(jié)合梁 6 360 3.6 單墩柱 10.0×9.0×3.0 8根 預(yù)制安裝8 4×80m結(jié)合梁 7 420 4.0 單墩柱 10.0×9.0×結(jié)合梁 8 480 4.5 單墩柱 13.75×9.0×3.0 10根 預(yù)制安裝

3 引橋設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析

圖4 各方案經(jīng)濟(jì)性比較圖

贛江二橋引橋工程分為北岸引橋和南岸引橋。針對(duì)上述兩種引橋方案采用相同的布跨形式。北岸引橋共2聯(lián)，跨徑布置為4×30m+5×30m=270m；南岸引橋共9聯(lián)，跨徑布置為2×（4×50m）+2×50m+3×（4×50 m）+3×51 m+（33+54+33）m+5×30 m=1 523m。引橋除跨越岸上濱江大道采用54m跨外，其余50m跨為江中段，30m跨為岸上段。橫斷面除謄家洲匝道橋處橋面由26.5m變?yōu)?7.911m外，其余為等寬度26.5m。

引橋兩個(gè)設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)見(jiàn)表3，兩個(gè)方案布跨完全相同。兩個(gè)方案均為常用結(jié)構(gòu)，受力性能合理，施工工藝成熟。T梁采取預(yù)制安裝的施工工藝，施工質(zhì)量容易控制，施工方便，施工速度快，而連續(xù)箱梁采用現(xiàn)澆工藝，對(duì)施工質(zhì)量要求高，施工速度相對(duì)較慢；連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的外觀、受力性能及行車(chē)舒適性等優(yōu)于T梁結(jié)構(gòu)，T梁結(jié)構(gòu)雖然外形一般，但受力性能及行車(chē)舒適性也能滿(mǎn)足使用要求，且為一種常用結(jié)構(gòu)；在造價(jià)方面，連續(xù)箱梁方案比T梁方案高14%，T梁方案具有優(yōu)勢(shì)。

表3 引橋方案比較表

但由于贛江二橋?yàn)槌鞘袠蛄海瑢?duì)景觀效果要求較高，連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)兼顧了經(jīng)濟(jì)性和景觀要求，因此引橋推薦連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。

4 結(jié) 語(yǔ)

在大跨徑橋梁建設(shè)越發(fā)成熟的今天，引橋工程的選型問(wèn)題往往容易被忽略。引橋工程的建安費(fèi)占整個(gè)工程費(fèi)用的比例越來(lái)越大，引橋方案更應(yīng)根據(jù)不同地域特征和要求，將橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性和美觀適用性有機(jī)結(jié)合起來(lái)，確定合理、最優(yōu)的方案。

借助樟樹(shù)市贛江二橋引橋工程，詳細(xì)分析了選型過(guò)程，不僅定性分析了各種常用引橋上部結(jié)構(gòu)優(yōu)劣性，還對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)給出了定量分析。最后回歸到工程實(shí)際，找出最合適的引橋方案。