滸通河獨(dú)塔雙索面斜拉橋設(shè)計(jì)

吳春華

摘要：跨徑組合為5×30m+（85m+85m）+2×30m的滸通河大橋，是目前國(guó)內(nèi)較大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土部分獨(dú)塔雙索面斜拉橋，文中主要介紹工程概況、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)，后期施工注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：獨(dú)塔斜拉橋;雙索面;設(shè)計(jì);施工

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步發(fā)展，人民對(duì)美好生活的向往日益提高，對(duì)城市景觀橋梁的期望也越來(lái)越高，于是出現(xiàn)各式各樣的橋梁樣式，常見(jiàn)的有簡(jiǎn)支梁、變截面連續(xù)箱梁、懸索橋、系桿拱、鋼桁架、斜拉橋等形式。其中斜拉橋是橋梁界內(nèi)公認(rèn)的明珠，以跨徑大、造型新穎為特點(diǎn)成為現(xiàn)代橋梁工程中發(fā)展最快、最具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的橋型之一。本次主要介紹主橋部分——獨(dú)塔雙索面斜拉橋設(shè)計(jì)的工程概況、地質(zhì)水文、技術(shù)指標(biāo)、施工方法及注意事項(xiàng)。

1 橋梁概況

滸通河大橋位于某市區(qū)西部門戶一級(jí)公路上，東側(cè)滸通河，西側(cè)為縣級(jí)道路，起樁號(hào)為K2+307.00，終點(diǎn)樁號(hào)為K2+687.00，總長(zhǎng)380m，其中道路紅線寬度為60 米，橋梁橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度 40m;工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為城市主干路，設(shè)計(jì)車速60公里/小時(shí)。由于該項(xiàng)目的特色位置，因此通過(guò)橋型征集，最終根據(jù)造價(jià)、景觀、結(jié)構(gòu)受力等綜合考慮確定獨(dú)塔雙索面斜拉橋。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘，通過(guò)資料收集，方案通過(guò)專家評(píng)審后，匯總道路沿線河道概況和橋梁規(guī)模見(jiàn)表1、表2。

2 滸通河大橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1總體布置

橋梁分孔線起止樁號(hào)為 K2+307.00～K2+687.00，跨徑布置為（5×30）m+（2×85）m+ （2×30） m，全長(zhǎng)為 380m。其中主橋采用 2×85m 獨(dú)塔雙索面斜拉橋，橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度 40m，全橋主梁采用縱橫梁體系，梁高 2.7m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu);橋面主塔兩個(gè)塔柱布置在拉索區(qū)內(nèi)，橋面以上主塔高約 65m，主塔截面為帶弧形鋼結(jié)構(gòu)箱型異形截面;拉索間距為 5m，拉索采用雙索面扇形索布置，斜拉索采用環(huán)氧涂層高強(qiáng)低松弛平行鋼絲成品索。全橋采用塔-梁-墩固結(jié)體系;邊墩為矩形柱式蓋梁橋墩，蓋梁頂設(shè)支座。

2.2主橋主塔

本橋主塔采用拱形塔柱，塔柱立于機(jī)非分隔帶上，塔柱橋面以上 56.993m 采用拋物線，橋塔頂部拱形橫梁采用橢圓形線，橋塔為異形鋼結(jié)構(gòu)箱型截面，外側(cè)為橢圓曲線，順橋向及內(nèi)側(cè)為直線，上塔柱為鋼結(jié)構(gòu)，橋塔內(nèi)塔壁尺寸為 4m×4m。下塔柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上截面為6m×6m，下截面為 6.4m×6.4m。橋面以上 3m 處為鋼混結(jié)合面。

2.3主橋主梁

主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土雙邊梁，縱梁采用單箱單室箱梁，橫梁采用一字梁;道路中心線處梁高2.7m，頂板設(shè)2%橫坡，底板水平;縱梁外側(cè)腹板為直腹板，內(nèi)側(cè)腹板為斜腹板，斜率2.709：1;箱梁頂板厚280mm，底板厚250mm，標(biāo)準(zhǔn)腹板厚 600mm，加厚段腹板厚1000mm;頂板與腹板根據(jù)不同位置分別設(shè)置600×300mm、1200×400mm的倒角，底板與腹板設(shè)置300×300mm;箱梁外懸臂長(zhǎng)7.45m，懸臂端部厚280mm，根部厚877mm，懸臂梁端暗梁尺寸為800mm×500mm。混凝土主梁按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)，采用縱橫向預(yù)應(yīng)力，鋼束采用大噸位群錨體系。

2.4主橋斜拉索

全橋共設(shè)60根斜拉索，根據(jù)索力的不同分別采用 PES7系列的 127～163 絲不同規(guī)格。斜拉索設(shè)計(jì)壽命要求達(dá)到25年，并考慮其可更換性。

斜拉索在梁上錨固于懸臂根部，錨固縱向標(biāo)準(zhǔn)間距為5m;塔上豎向錨固標(biāo)準(zhǔn)間距2.2m，斜拉索在混凝土梁上設(shè)置錨固塊，在鋼塔上設(shè)置鋼錨箱。

2.5主橋下部結(jié)構(gòu)

主墩基礎(chǔ)選用 25 根ф1500 鉆孔灌注樁，上設(shè)承臺(tái)，單個(gè)承臺(tái)平面尺寸 17.5m（順橋向）×17.5m（橫橋向），高 4m，上下游塔腿各設(shè)置一個(gè)承臺(tái)。

2.6主橋面鋪裝

40mm SMA-13+改性乳化瀝青+50mm AC-20+防水粘結(jié)材料+80mm 鋼筋混凝土鋪裝。

3 施工方法、監(jiān)控及沉降觀測(cè)

3.1施工方法

整體施工流程，橋位放樣→樁基礎(chǔ)施工→墩臺(tái)施工→主塔鋼結(jié)構(gòu)→斜拉索施工→主橋現(xiàn)澆箱梁（航道、通道分段）→小箱梁施工→附屬工程施工（伸縮縫、支座、附屬預(yù)埋件和預(yù)留管道等）。

主墩位于岸邊，采用筑島法施工。塔柱下部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土實(shí)心截面，上部為預(yù)支鋼結(jié)構(gòu)吊、拼裝施工。

主梁采用滿布支架分段現(xiàn)澆施工，道路段及航道段采用貝雷梁支架現(xiàn)澆施工。

端拉索應(yīng)結(jié)合采用由上往下、二次索力調(diào)整，待滿足控制索力后，進(jìn)行橋面鋪裝及附屬設(shè)施施工，拆除支架，通車運(yùn)營(yíng)。

3.2施工監(jiān)控

為保證施工期間的質(zhì)量和安全，確保主橋線形、應(yīng)力狀態(tài)等符合設(shè)計(jì)要求，積累設(shè)計(jì)、施工技術(shù)資料，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控。主要監(jiān)控包括應(yīng)力、線形、溫度和斜拉索力的監(jiān)測(cè)。為了有計(jì)劃、有步驟、科學(xué)地進(jìn)行施工控制，需編制了施工控制方案大綱。

3.3 沉降觀測(cè)

3.3.1 在主橋橋墩橫向每個(gè)立柱上均設(shè)置永久的沉降觀測(cè)點(diǎn)，并設(shè)置醒目標(biāo)志。

3.3.2 沉降監(jiān)測(cè)單位應(yīng)具備一定的監(jiān)測(cè)資質(zhì)。由于沉降量及沉降差異可能較小，要求嚴(yán)格按二等水準(zhǔn)測(cè)量的規(guī)定進(jìn)行。

3.3.3 沉降監(jiān)測(cè)周期：測(cè)點(diǎn)埋設(shè)后即可進(jìn)行第一次觀測(cè)，其后各個(gè)施工步驟都應(yīng)測(cè)量。工程竣工時(shí)，將連續(xù)沉降觀測(cè)記錄作為必要提供的資料供驗(yàn)收;在竣工通車后半年內(nèi)每一～二個(gè)月測(cè)量一次;通車后半年至一年每三個(gè)月測(cè)量一次;通車一年以后每半年測(cè)量一次，連續(xù)二～三年，以形成完整的沉降曲線及圖表，并能得到沉降速率。

3.3.4 沉降觀測(cè)報(bào)告應(yīng)定期交業(yè)主并轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)單位和養(yǎng)護(hù)管理部門，以便及時(shí)在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)墩位沉降異常情況進(jìn)行分析研究，并提出相應(yīng)對(duì)策。

4 結(jié)語(yǔ)

滸通河大橋即跨越航道和道路，對(duì)凈空凈寬的要求不盡相同。作為一座城市橋梁，即要有景觀需求，又滿足功能需求。按規(guī)范流程，根據(jù)航道部門要求，編制航道影響評(píng)價(jià);根據(jù)水利部門要求，編制洪水影響評(píng)價(jià)和水土保持評(píng)價(jià);實(shí)施前，完成審圖、征地拆遷、辦理等一系列手續(xù)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還特別注重橋梁的美學(xué)效果和周邊施工環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一，自然和諧相信一定能成為當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性建筑之一。該橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土獨(dú)塔雙索斜拉橋結(jié)構(gòu)，“門”字造型的流線型樣形式具有橋梁建筑優(yōu)美流暢，造型美觀，構(gòu)造創(chuàng)意獨(dú)特之特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]斜拉橋——橋梁史上的革命，橋梁引論與美學(xué)，2014

[2]劉士林，王似舜? 斜拉橋設(shè)計(jì)——北京人民交通出版社，2005

[3]張迎花，羅濤，獨(dú)塔雙索面斜拉橋施工控制，公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2016