荊州楚都大道跨海子湖特大橋設(shè)計

黃權(quán)鋒

[林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司武漢分公司，湖北 武漢430000]

1 工程概況

楚都大道跨海子湖橋梁工程位于楚紀南城、海子湖生態(tài)文化旅游區(qū)，該項目為溝通海子湖南北兩岸的主要功能性橋梁，是規(guī)劃楚都大道的重要控制性節(jié)點工程，跨越江漢渠和海子湖，毗鄰紀南城遺址、郢城遺址和海子湖生態(tài)文化旅游區(qū)。

本項目設(shè)計范圍為楚都大道南起鳳凰大道平交口，設(shè)計起點樁號為K3+040.910，從北至南依次跨越規(guī)劃通道、海子湖、江漢運河及其堤頂?shù)缆贰I河大道，終點樁號為K5+130.000，全長2 089.09 m。橋型方案采用多跨變截面連續(xù)梁橋，整體一聯(lián)布置，橋梁跨徑布置為65 m+123 m+156 m+123 m+10×90 m+55 m，全長1 434 m（含橋臺）。道路定位為城市主干路，布置形式為雙向六車道+ 非機動車道+人行道。

主橋標準橫斷面見圖1，主橋總體布置見圖2。

2 主要技術(shù)標準

楚都大道跨海子湖特大橋采用如下技術(shù)標準進行設(shè)計：

（1）道路等級：城市主干路，雙向六車道；

（2）設(shè)計時速：50 km/h；

（3）荷載等級：城-A 級，人群荷載2.5 kN/m2；

（4）橋梁橫斷面布置：2.75 m（人行道）+3 m（非機動車道）+22.5 m（機動車道）+3 m（非機動車道）+2.75 m（人行道）=34.0 m；

圖1 主橋標準橫斷面示意圖（單位:cm）

圖2 主橋總體布置圖（單位:m）

（5）設(shè)計安全等級：一級；

（6）設(shè)計基準期：100 a；

（7）橋梁抗震設(shè)防標準：橋位區(qū)地震基本烈度為6 度，地震動峰值加速度為0.065g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。橋梁抗震設(shè)防類別為乙類，橋梁抗震設(shè)防措施等級按7 度設(shè)防；

（8）設(shè)計水位

a. 常水位：28.70 m；

b. 100 a 一遇洪水位：32.20 m。

引江濟漢渠航道標準：

c. 通航標準：三級航道（1 000 t 級）；

d. 通航凈寬：60 m；

e. 通航凈高：不小于8.5 m；

f. 設(shè)計最高通航水位：32.92 m。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 橋型方案研究

3.1.1 橋梁設(shè)計控制因素分析

（1）通航條件

本項目橋位跨越引江濟漢渠，根據(jù)引江濟漢渠相關(guān)管理部門《關(guān)于海子湖大橋跨越引江濟漢運河的相關(guān)要求》，該人工河渠為三級航道（1 000 t 級），按初步設(shè)計要求為最高水位不低于9 m 凈空，且明確渠道內(nèi)不得設(shè)置橋墩。根據(jù)《內(nèi)河通航標準》（GB 50139—2014），該河渠通航孔凈寬60 m，凈高9 m。

引江濟漢渠水面寬約90 m，河道內(nèi)不設(shè)置橋墩，即主跨需大于90 m。

（2）河堤控制條件

引江濟漢渠為南水北調(diào)工程，根據(jù)前述《關(guān)于海子湖大橋跨越引江濟漢運河的相關(guān)要求》，河堤內(nèi)外坡均埋設(shè)有光纜和變形觀測的埋件，明確橋墩不能在內(nèi)坡設(shè)置，必須設(shè)置在兩側(cè)排水溝外，因此橋梁跨越引江濟漢渠主跨跨度不宜小于156 m。

（3）水中基礎(chǔ)施工

海子湖段僅需通行少量小型游船，因此橋梁跨度在50～90 m 范圍內(nèi)均可行。考慮到水中基礎(chǔ)施工難度大、工期長，造價貴，同時考慮水上施工條件差，本次設(shè)計推薦方案采用90 m 大跨連續(xù)梁跨越海子湖水域，盡可能減少水上工作量，提高工作效率，加快施工速度，確保施工安全。

（4）橋梁景觀風格

橋梁位于荊州紀南生態(tài)文化旅游示范區(qū)內(nèi)，大橋北岸即為規(guī)劃楚王宮地塊和園博園地塊，區(qū)域景觀要求高，且為荊楚文化風格，因此大橋宜采用仿古風格，體現(xiàn)荊州當?shù)貧v史、人文文化，與楚王宮、園博園風格協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。

（5）環(huán)境保護

橋梁位于旅游示范區(qū)內(nèi)，海子湖水域良好，濕地景觀優(yōu)美，大橋處結(jié)構(gòu)本身應(yīng)注重景觀外，在施工過程中應(yīng)尤其注重生態(tài)環(huán)境的保護，場地內(nèi)不宜大填大挖，海子湖水域范圍內(nèi)不宜采用土圍堰支架施工大橋結(jié)構(gòu)，宜采用對橋位環(huán)境影響較小的節(jié)段懸澆、預(yù)制拼裝、移動模架等施工方式。

通過對以上橋梁設(shè)計控制因素分析，經(jīng)過荊州海子湖投資有限公司、荊州市規(guī)委會和市政府審議通過，如圖3、圖4 所示效果圖作為推薦實施方案。

實施方案上部結(jié)構(gòu)采用十五跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋，橋跨布置為：65 m+123 m+156 m+123 m+10×90 m+55 m=1 422 m，橋梁全長1 434 m（含橋臺）。

橋面橫向布置采用：2.75 m（人行道）+3 m（非機動車道）+2×11.25 m（車行道）+3 m（非機動車道）+2.75 m（人行道）=34 m。

圖3 海子湖特大橋效果圖一

圖4 海子湖特大橋效果圖二

3.1.2 結(jié)構(gòu)體系比選

橋梁為超長聯(lián)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)多次超靜定，受力較復(fù)雜，我們?yōu)榇嗽O(shè)計了三種結(jié)構(gòu)體系進行比選，見表1。

3.2 約束體系

全橋整體一聯(lián)。橋位區(qū)地震基本烈度為6 度，且本橋主跨156 m 屬于特大橋梁，按照《公路工程抗震規(guī)范》（JTG B02—2013）的要求，本橋抗震設(shè)防類別為乙類，按7 度區(qū)設(shè)計。

本橋采用摩擦擺錘式減隔震系列支座，平面布置為：全橋各個墩臺頂均采用雙支座，在P7 墩頂設(shè)置一個固定減隔震支座和一個橫向滑動減隔震支座，其它墩臺頂均采用縱向、雙向減隔震滑動支座。

摩擦擺減隔震系列支座，與普通球型支座功能一樣，當?shù)卣饋砼R時，橋梁所承受的水平力大于剪力螺栓剪斷力時，剪力螺栓剪斷，限位裝置打開，支座通過圓弧面之間的相對滑動，將梁體與墩臺隔離開，使大部分地震能量無法從墩臺傳遞到梁體。

3.3 上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁。主梁總寬33.8 m，采用分兩幅布置，單幅橋?qū)?6.9 m，為單箱雙室直腹板截面形式，兩幅之間頂板設(shè)置2 m寬縱向濕接縫（設(shè)置縱向鉸縫）。箱梁通過結(jié)構(gòu)找縱、橫坡。頂板橫坡2%，底板水平。

箱梁156 m 主跨跨中截面中心線處梁高為3.5 m，墩頂梁高12 m，梁底面均采用2.7 次拋物線漸變。123 m 跨跨中截面梁高3.5 m，墩頂梁高分別為10 m、12 m，梁底面分別采用2.7 次、2.6 次拋物線漸變。90 m跨跨中截面梁高2.5 m，墩頂梁高分別為8 m、7 m，梁底面分別采用3.0 次、2.6 次拋物線漸變。

表1 結(jié)構(gòu)體系比選表

3.4 下部結(jié)構(gòu)

橋墩采用C40 鋼筋混凝土。全橋橋墩均采用矩形截面板式橋墩，墩高為2.5～8.84 m。P1～P14 兩幅采用分離式橋墩，單幅橋墩橫向?qū)?1.5 m。由于本項目工期緊，對承臺縱向尺寸進行適當加寬，從而保證懸澆梁0 號段施工時有穩(wěn)定的支撐，同時，又能搭設(shè)用于平衡懸臂施工不對稱荷載的臨時支墩，保證結(jié)構(gòu)安全。

所有橋墩均采用承臺接群樁基礎(chǔ)。

4 施工方案

由于掛籃懸臂澆筑施工對引江濟漢渠航道的影響小，對海子湖水域環(huán)境影響小，在施工工期及費用上均有一定的優(yōu)勢，因此，推薦采用掛籃懸臂施工。

樁基礎(chǔ)根據(jù)樁徑、樁長及地質(zhì)水文條件等情況，采用鉆孔灌注樁。承臺、墩身均采用現(xiàn)澆的方式。邊跨路堤段主梁采用支架現(xiàn)澆施工，跨水域段主梁采用掛籃懸臂澆筑施工。主要工序如下：

工序1：施工進場，清理現(xiàn)場，進行施工準備；海子湖水域范圍內(nèi)搭設(shè)臨時土路堤；實施A0、A15 臺后填方段，壓實度不小于96%。

工序2：施工P1～P14 橋墩樁基礎(chǔ)、承臺及墩身；施工A0、A15 橋臺樁基礎(chǔ)及承臺；施工仿

古建筑基座樁基礎(chǔ)及承臺。

工序3：在承臺上搭設(shè)支架，施工P1～P5、P12～P14 墩主梁0# 塊。0#塊完成后，搭設(shè)臨時支墩，對墩梁臨時固結(jié)處理；安裝P1～P5、P12～P14 墩掛籃，逐段對稱懸澆主梁（考慮不平衡配重），并適時張拉預(yù)應(yīng)力；施工A0、A15 橋臺臺身，并回填臺后路基段；安裝A0、A15 臨時支架，并進行預(yù)壓；支架上施工A0、A15 邊跨現(xiàn)澆段。

工序4：繼續(xù)支架上施工A0、A15 邊跨現(xiàn)澆段；安裝P6～P11 墩掛籃，逐段對稱懸澆主梁（考慮不平衡配重），并適時張拉預(yù)應(yīng)力。

工序5：按如下順序進行合龍：①吊架上合龍P4～P5、P6～P7、P8～P9、P10～P11、P12～P13 段；②邊跨合龍A0～P1、P14～A15；③吊架上合龍P5～P6、P9～P10、P13～P14 段；④吊架上合龍P1～P2、P3～P4、P11～P12 段；⑤吊架上合龍P7～P8；⑥吊架上合龍P2～P3。完成全橋合龍，見圖5。然后對全橋豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進行二次補充張拉，施工兩幅箱梁橋面板后澆帶。

圖5 合龍步驟示意圖

5 結(jié) 語

海子湖特大橋是國內(nèi)首例雙幅15 跨連續(xù)梁景觀橋，為全國同類型橋梁榜首。橋梁整體結(jié)構(gòu)簡潔、線條流暢，景觀效果好，見圖6；且橋址位于楚王宮旅游景區(qū)附近，與景區(qū)環(huán)境協(xié)調(diào)性好，整體美感突出，展現(xiàn)了荊州城市的獨特魅力。可為類似涉航道、涉湖橋梁規(guī)劃和建設(shè)提供借鑒。該橋于2019 年9 月建成通車。