舟山市新城大橋改擴建總體方案設計

楊成峰，何 駿

(浙江數智交院科技股份有限公司，浙江 杭州 310006)

1 工程概況

舟山新城大橋連接舟山本島和長峙島，起于舟山本島臨長路與海天大道交叉口，沿現狀臨長路，跨定沈水道，經東擔峙島，終于長峙島臨長路與桃源路交叉口，橋梁全長1 394 m，定沈水道主通航孔滿足500 t級雜貨船單孔雙向通航。

新城大橋是目前連接舟山本島和長峙島的唯一通道，隨著長峙島的快速開發，新城大橋交通壓力與日俱增。為了加快長峙島開發建設，滿足日益增長的交通需求，擴建新城大橋是極為必要的。

2 橋型方案

2.1 現狀橋梁概況

現狀新城大橋橋梁總長1 394 m，橋梁布跨為12×10 m+6×30 m+6×30 m+(36 m+148 m+36 m)+8×30 m+8×30 m+7×30 m。上部結構主橋為中承式鋼管拱系桿拱橋，主拱肋采用二次拋物線，矢高36.92 m，矢跨比1/4。其中148 m主跨為通航孔，通航標準為500 t級海輪，通航凈高14.5 m、凈寬106 m。大橋為二級公路標準，設計速度40 km/h，設計荷載：汽車-超20級、掛車-120，橫斷面寬度16.4 m。

2.2 新建橋梁橋型方案

舟山作為近年來著力打造的休閑宜居城市，景色秀美，同時，新城大橋作為連接舟山本島與長峙島的唯一通道，故橋型設計應充分體現景觀中心作用，要突出體現橋梁與環境景觀的協調性，使大橋成為交通紐帶和兩岸景觀的紐帶。根據通航要求和現狀新城大橋橋跨，主橋主跨設置為148 m，單孔雙向通航，提出三種主橋橋型方案如下。

方案一：36 m+148 m+36 m中承式系桿拱橋，主拱肋和邊拱肋均向橋軸中心線傾斜，傾角均為76.826°，主、邊拱肋均為鋼結構箱形斷面，邊拱肋兩端之間設置系桿索，平衡主拱拱腳推力。

方案二：66 m+148 m+66 m自錨式懸索橋，主橋采用2根主纜，空間布置。主塔采用鉆石形混凝土塔，每個主塔塔頂設置一對主索鞍。主橋橋面加勁梁采用了扁平鋼箱梁截面，以適應施工期間的梁體架設和成橋后的軸向壓力。

方案三：80 m+148 m+80 m部分預應力混凝土斜拉橋，主梁采用變截面斜腹板連續箱梁，主塔采用雙柱式混凝土橋塔，每個塔上設置8對斜拉索。

自錨式懸索橋、部分預應力混凝土斜拉橋作為單獨的橋梁景觀效果較好，但是與現狀新城大橋的協調性不足。中承式系桿拱橋跨徑、結構形式以及大橋風格與現狀新城大橋一致，與周邊景觀協調性較好，施工技術成熟可靠，故主橋采用(36+148+36)m中承式系桿拱橋方案。

3 結構設計

3.1 結構體系

主橋橋跨布置與現狀新城大橋一致，橋跨布置為36 m+148 m+36 m，主橋全長220 m。拱肋矢高37 m，矢跨比1/4。主橋橋型為中承式鋼箱系桿拱橋，主、邊拱肋均向橋軸中心線傾斜，傾角為76.826°，邊拱肋兩端之間設置系桿索，平衡拱肋推力。跨中橋面系縱梁通過牛腿擱在拱肋橫梁上，跨中橋面系即形成半漂浮體系，結構受力簡單明確，施工控制也較為容易。

3.2 拱肋結構

現狀新城大橋采用啞鈴型鋼管混凝土拱系桿拱橋，鋼管混凝土具有承載能力高、耐火性能較好以及經濟效果好等優點，但是鋼管混凝土內混凝土屬于隱蔽工程，混凝土的澆灌質量不易控制，對泵送混凝土的質量要求及施工管理要求較高，容易出現混凝土與鋼管脫空現象，降低結構承載力。

鋼箱拱較啞鈴型鋼管混凝土系桿拱橋有以下優點：采用閉口鋼箱拱肋橫、豎向抗彎慣矩均較大，而啞鈴型截面橫向抗彎慣矩較小，橋位處風速較大，橫向受力明顯；鋼箱拱施工質量易控制、施工工序少、施工工期短。故新建拱橋拱肋截面采用鋼箱截面。

主拱肋采用拱提籃形式，拱軸線為二次拋物線，拱肋斷面為單室箱形斷面，寬度為1.6 m，高度從拱頂的2.2 m二次拋物線變化到拱腳的3.5 m。拱肋跨中斷面頂底板、腹板厚為20 mm；支點斷面頂底板、腹板厚為30 mm。箱內設置縱向板式加勁肋，采用剛性加勁設計。

3.3 系桿

作為連接主跨、邊跨的紐帶，系桿設置在橋面與拱肋相交處，分別與橋軸線相平行，并置于橫梁之上。本橋系桿為了避免與主拱肋、邊拱肋相交使其結構受力復雜化，采用XGKⅠ系桿索，以適應平面內的彎曲變化。全橋共設置4對系桿，每根系桿采用55根環氧涂層鋼絞線。

3.4 吊桿

全橋共設置13對吊桿。吊桿沿橋縱向為垂直布置，標準間距為8 m。每個吊點設一根吊桿，吊桿采用φ7 mm高強度鍍鋅鋼絲，鋼絲抗拉強度fpk=1 670 MPa，采用PES7-73和PES7-91兩種規格。

3.5 結構耐久性設計

新城大橋主橋屬于跨海大橋，結構物處于海洋環境之中，常年濕度大，海水含鹽度高，漲落潮的干濕侵蝕效應、海洋大氣的腐蝕環境，對大橋的使用壽命有極大的影響。本橋設計中采取多種措施提高結構的耐久性，包括采用海工耐久混凝土、混凝土及鋼結構防腐涂裝、控制保護層厚度、混凝土摻阻銹劑、海水耐蝕劑等。

3.6 施工方案

拱橋常規施工方案可采用纜索吊方案，該施工方案技術成熟，但施工工效低、進度慢，大量的海上施工作業影響施工工期及施工質量。結合橋位處的地理位置及通航條件，本橋創新性地采用大節段鋼箱拱整體制造、浮運、架設技術。鋼箱拱大節段長度為105 m，寬度為22 m，高度為21.5 m，自重535 t，加上臨時撐桿及吊索總重量約640 t。該施工方案減少了水上吊裝作業次數，提高了鋼箱拱架設施工效率，有效地確保了安裝質量控制及鋼箱拱肋整體線型控制。

4 結構穩定性分析

基于總體計算的模型，對結構進行彈性屈曲的穩定性分析(第一類穩定)，計算過程中考慮了梁-柱作用，計入各構件的初始軸力對幾何剛度矩陣的影響，各構件的初始剛度由相應工況的構件初始內力決定，對運營階段恒+活工況進行了穩定分析，結構第一階失穩模態見圖1。

表1 穩定計算結果表

圖1 成橋狀態失穩模態圖

5 結 語

舟山新城大橋改擴建項目充分考慮橋位處的地形地貌、氣象、通航等條件，采用與現狀新城大橋景觀相協調的中承式系桿拱橋，并在結構體系、構造、耐久性及施工方案等設計中進行優化創新。新城大橋改擴建工程已于2019年10月順利建成通車，大橋建成后已成為舟山新城一道靚麗的風景線。