寶雞市陳倉渭河大橋工程設計

柳建設，孫虎平，吳 振

（西安市政設計研究院有限公司，陜西 西安 710068）

0 引言

寶雞市陳倉渭河大橋橋梁全長1 007.5 m，其中，河道內主橋為7×60 m 預應力混凝土變截面連續梁，連接主橋跨越南側堤頂路采用（40.5+56.5+42）m，北側堤頂路采用（42+66+51）m 等截面連續鋼箱梁，河道以外引橋部分為32 m 預應力混凝土等截面連續梁。作為典型市政工程，該工程復雜，限制因素多，功能需求高。在解決基本交通問題的條件下，如何平衡各種交通需求并將功能最大化？隨著城市的飛躍發展，特別是高速公路臨近城市，如何解決老城區跨越高速路發展帶來的交通問題？在各種橋梁方案層出不窮的時代，什么樣的橋梁方案既能達到景觀效果好，適合橋位自然條件，又能提高城市辨識度？在解決這些問題過程中，該工程提供了一些新的嘗試。

1 設計標準

（1）道路等級：城市次干路。

（2）設計速度：主路為40 km/h。

（3）橋梁汽車荷載等級：城-A 級。

（4）主線橋橋面寬度：渭河河道以外，橋面寬24.5 m，雙向4 車道+非機動車道；跨越濱河南路、渭河南北側堤頂路、濱河北路、渭河河道內，橋面寬28.0 m，雙向4 車道+非機動車道+人行道。

（5）河道通航：季節性河流，無通航要求。

2 線位選擇

工程道路總長1.9 km，由南向北與總計八條道路相交，如圖1 所示。其中，一條為國道主干線高速公路（G 30，連霍高速），現狀交通復雜，渭河南岸與北岸道路路網規劃不協調。橋位附近有一道城市主干供水管道，地下管線眾多。該工程線位選擇時，主動與規劃部門溝通，針對渭河南北兩岸路網規劃不協調的問題，提出在渭河南岸區域增設一條新通道，使橋位基本和渭河正交，滿足了防洪需要，降低了工程造價。該方案在評審時，獲得了規劃部門的肯定，給工程后期建設減少了困難，提供了較大的主動性。

圖1 項目平面圖

3 交通組織設計

交通方案總體設計時，分清主次，近遠結合，避免多路交叉帶來的交通混亂問題。綜合分析各條道路的交通量和需求，逐個研究與該工程的連接方案，總體控制主要交通流向，兼顧部分道路的特殊需求。該工程主要目的是解決南北向的連通問題，故在交通方案設計時抓住這一主要矛盾，逐個分析8 條相交道路的性質、等級、交通量，南岸的高新大道、濱河南路和北岸的南環路為該地區的主干路，交通量大，陳倉大道向南截止至高新大道，向北尚可繼續延伸。經綜合分析，陳倉渭河大橋工程主線與高新大道、南環路為平面交叉；與其他道路均采用分離式立交（見圖1），在濱河南路處利用河堤放坡平面位置設置兩個上下右轉匝道；主線人行道在跨越渭河后，在濱河南路南側、濱河北路北側人行道上，設置樓梯梁落地，避免行人下橋后與輔道交通的互相干擾，提高了行人通行的安全性。

連霍高速（西安—寶雞段）修建于1992年，到目前為止已通車運營25年。該高速路為當地的經濟發展做出了巨大貢獻，原來位于高速路北側的寶雞市主城區已經拓展到了南側。項目前期方案論證階段，通過調查高速規劃路網資料，發現新路網已對該段線路進行了調整，新線路避開了主城區。但新線尚未修建，近期高速路與市政道路連通較困難，且收費系統的存在影響著道路的充分利用。故該項目提出近期與連霍高速公路采用分離式立交，將現狀連霍高速公路高路堤改造為橋梁，陳倉大道下穿連霍高速，并預留立交改造條件。遠期待新的連霍高速繞寶雞市城區段建成后，將原有的連霍高速寶雞市城區段改造為城市快速路，同時將該節點改為互通式立交（見圖1）。

4 橋梁方案設計

橋梁方案首先需滿足安全和適用性[1]，跨河橋梁首要滿足通行和防洪需求。防洪審批報告提出了三點要求：河道中主橋跨徑必須以大于等于60 m 布置；跨越河堤的橋孔必須一孔跨越,不少于55 m；橋梁跨越堤頂路凈高應大于4.5 m，滿足防洪搶險車輛通過的需求。其次，應關注橋梁的經濟性，控制橋梁的總體規模，在滿足基本功能的前提下，不宜僅考慮某一方面的因素（如景觀）而隨意增大跨徑。該工程受河堤以外相交道路間距較短限制，必須盡快落地，否則下穿連霍高速凈空不滿足要求，若上跨連霍高速將極大地提高工程費用。最后作為城市橋梁，橋梁的景觀性要求高，橋梁方案需要一定的創新性，但創新不等于刻意追求“奇”與“異”[2]，近年來各地出現的少數明顯違背結構力學原則的橋梁結構形式，導致施工困難，建設、養護成本大幅增加，方案設計應避免這種一味追求“吸引眼球”的做法。

渭河河道在橋位處總寬約500 m，河堤頂高出河底10～11 m，河道以外渭河一級階地，地勢平坦，平均高出河底5～6 m，如圖2 所示。綜合考慮安全、適用、經濟、美觀這四個重點因素，結合工程所在場地條件，認為橋梁跨渭河段橋面高度約20 m 左右最適宜，既達到了防洪需求，又能滿足與各相交道路的交叉要求。河道中橋梁跨徑宜控制在60～200 m 之間，跨徑過大會導致景觀協調性較差。橋梁結構形式可采用梁橋、拱橋、斜拉橋和組合結構，從施工方便性、節省后期維護費用、經濟性方面考慮，梁橋應當作為該橋的優選結構形式。

圖2 橋梁總體立面布置圖（單位：m）

當然，傳統的梁橋顯然是無法達到人們不斷提高的審美要求。過去30年是我國橋梁建設水平高速發展的時代，大部分橋梁設計的重點放在了功能上，橋梁美學、景觀設計上重視不夠。該工程設計時，對橋梁建筑進行了專業設計，由建筑和結構專業共同商討橋梁的總體方案和細部設計，最終確定了該工程橋梁方案。橋梁跨渭河段主橋結構為7 孔60 m 變截面預應力混凝土連續梁橋（見圖2、圖3），方案思路來源為典故“明修棧道，暗度陳倉”。該工程位于典故的發生地，以變截面連續梁表現古代城墻造型，橋梁墩柱橫向外伸出梁體寬度，向上延伸至橋面，上設小亭樓，靠近堤岸的橋墩位置布置兩座闕樓，營造出“一夫當關萬夫莫開”的氣勢（見圖4）。橋梁建筑整體以“秦風古韻”為風格，欄桿采用仿古欄桿，結構外露面裝飾為磚石結構外表。變截面連續梁優美的線型連綿起伏，兩座闕樓和橋墩的特殊設計增加整個結構古樸厚重感（見圖5）。

圖3 橋梁總體效果鳥瞰圖

圖4 6、13 號墩位置橫斷面圖（單位：cm）

圖5 7-12 號墩位置橫斷面圖（單位：cm）

5 橋梁設計關鍵技術

5.1 長聯橋梁

防洪審批報告要求中渭河主河道中橋梁跨徑需按不小于60 m 布置，為了保持橋梁線型的連續性，將河道中7 孔設計為一聯橋梁，導致該聯長度達到了420 m（見圖2），同時邊孔60 m 成為該聯的控制孔，受力最不利。有別于常規60 m 跨徑連續梁，為了滿足邊孔受力需求，將主梁高度適當進行加高，箱梁根部梁高4.5 m，跨中梁高2.4 m。箱梁高度按1.7 次拋物線變化，增大了曲線的變化率，也較符合整體厚重的景觀效果。箱梁單側懸臂長度2.0 m。箱梁頂板厚度0.25 m，底板厚度0.25～0.7 m，腹板厚度0.5～0.85 m。合龍溫度按15℃控制，經計算，總體升、降溫導致梁端變形±46 mm；主梁采用C 50 混凝土，適當延長加載齡期至14 d，將全聯分為三段在支架上分別澆筑，在第三、第五孔跨中設置合攏段，合攏段采用C 50 微膨脹混凝土，以減小收縮徐變導致的梁端變形，同時采用長、短預應力鋼束結合的技術，解決了懸澆法工期長和整體一次澆筑預應力連續張拉的問題。在支座選型上，采用減隔震支座，配合鋼阻尼件的運用，將全聯的地震力盡量均勻分配，消耗地震能量，應對高烈度地區地震力較大的難題。同時有意選用變形能力較大的支座，加大伸縮縫型號，來滿足溫度、收縮徐變形，以及地震變形的需求。

5.2 異形分叉梁結構

南側河堤處根據交通轉換需求，需要設置兩個右轉匝道，受平面位置限制，只能將此處河堤進行改造，改為直立擋墻河堤，匝道占用河堤邊坡的平面位置，又由于防洪審批報告要求河堤頂和內側不允許設置橋墩，導致匝道的接口位置正好位于跨越河堤橋孔的跨中，如圖6 所示。

圖6 異形分叉梁結構平面圖（單位：m）

鑒于橋梁跨中接匝道岔口的設計國內尚未查到有關經驗，經多方面論證，該工程在跨越河堤處橋梁采用鋼箱梁結構，利用鋼結構各向同性的優點來解決異形分叉梁結構應力和變形復雜技術難題。同時，該處建筑高度由3.6 m 混凝土梁變為2.3 m 的鋼箱梁，有效地降低了結構高度，為橋梁跨越渭河后盡快與地面道路相接提供了有利條件。經總體模型分析，結構各項指標滿足規范要求，鋼箱梁頂底板應力圖見圖7、圖8 所示。結構整體變形較協調，基本符合梁結構受力特點，匝道引出部分受力較復雜，受彎、剪、扭共同作用，正負彎矩區域區分不明顯。

圖7 鋼箱梁頂板應力圖

圖8 鋼箱梁底板應力圖

6 結語

（1）該項目前期方案階段，通過跟規劃部門溝通協商，征得規劃部門的同意后，對橋梁線位進行了調整，為后期設計和施工提供了較大的主動性。城市橋梁需考慮的問題多，限制因素多。前期方案設計調查工作很重要，需綜合考慮各方面因素，宜盡量避開不利條件，從而為后期工程建設創造有利條件。

（2）隨著現代城市的發展，高速路穿城而過的這種現象越來越多，對高速路汽車安全行駛不利，高速路對城市的環境影響也越來越大，市政道路與高速公路的交叉問題越來越較難解決，工程費用高。該工程提出的利用高速路改線契機，將現狀高速路改造為城市快速路的思路，能有效地改善城市交通布局。該方案，可供有類似問題的城市規劃部門參考。

（3）橋梁方案多種多樣，我國目前建成的橋梁已經幾乎囊括了所有的橋梁形式。橋梁方案創新性是其中一個比較重要的焦點，但方案設計不能一味地追求高、大、上，不能動不動就提出斜拉橋、懸索橋方案，還要看橋梁的功能是否需要較大的跨徑，橋梁跨徑是否跟現狀地形地貌協調，經濟指標怎么樣？景觀效果不能片面地追求“新”、“奇”、“異”[2]。該工程在原有傳統橋梁的基礎上進行景觀提升改造的設計思路，增添了具有中國特色元素的建筑，為橋梁設計人員提供了一條新思路。同時在設計時，深刻認識到應該把橋梁景觀設計作為一個專業認真對待，借鑒建筑設計的經驗，注重橋梁景觀設計，建造美麗橋梁[2]。