汕头市杏花桥主桥方案设计

黄玲玉 贺红军 何 帅

汕头市杏花桥主桥方案设计

黄玲玉 贺红军 何 帅

简要的介绍了杏花桥的现状情况,提出了新桥的三种改建方案,在技术难度、抗震性能、施工工期、景观协调、工程造价等方面进行方案设计比选,确定最终推荐方案。

方案设计,中承式提篮拱桥,部分斜拉桥,斜索面蝴蝶形拱桥

1 概述

杏花桥是建国后汕头市区建设的第一座重要交通桥梁,南端接金砂西路、大华路,北端接杏花路、潮汕路和护堤路,是贯通新、旧市区,连接省内外公路的主要桥梁。由于该桥所处路段交通繁忙,经常有超载车经过,致使该桥出现了多处结构缺陷和病害,在近两年内,进行多次维修加固工作。为适应汕头经济和城市建设发展的需要,现拟对具有历史意义的杏花桥改建,在解决该路段交通拥挤现象的同时,使其成为汕头市标志性建筑。

2 主桥桥型方案设计

根据通航要求及河道地形、水位、流速等综合考虑,确定主桥的最大跨径为 100m～150m,桥面宽拟定为 49m,断面布置为：2.25m人行道+21.75m机动车道+1m中央分隔带+21.75 m机动车道+2.25m人行道。桥型的选择首先要满足安全、实用,在此前提下重点考虑经济、美观等因素,因此结合桥位处的水文、地质、气象等资料提出三种桥型方案,分别介绍如下。

2.1 中承式提篮拱桥方案

1)桥跨布置及结构体系。该方案跨航道主桥采用(40+130+ 40)m中承式提篮拱,结构体系为中承式刚构无铰拱,拱脚与基础固结,正交异性钢桥面与拱肋固结。该桥效果图见图 1。

2)主拱及吊索。横桥向共设 4片拱肋,其中主拱肋 2片,为铅直布置,拱肋横向间距 36.5m;副拱肋 2片,内倾 23.5°。主、副拱肋拱顶横向间距 3.0m,拱脚横向间距 17.13m,间距在竖直面内线性加宽。主副拱肋间设钢箱横撑连接,全桥共设置 11对横撑。拱轴曲线在铅直面内投影均为二次抛物线,拱肋矢高均为32.5m,矢跨比为 1/4。主跨拱肋桥面以上部分为焊接钢箱矩形截面,桥面以下部分采用钢筋混凝土,截面高度沿拱轴线变化,宽度不变。拱肋均采用矩形截面,主副拱肋间横撑截面为单箱单室截面,加劲肋采用“I”形板肋。吊索水平布置间距 5.0m,对应拱肋中心线处设置锚固构造,主副拱肋吊索区均采用带孔耳板穿销轴的锚固方式。在对应吊索中心线处拱肋设置加强隔板。主拱及副拱均布置单吊索,以减少对桥面视线的阻挡。吊索上下端通过耳板和叉耳式锚具进行锚固。主吊索锚具活动方向为两端均可纵向转动,副吊索锚具活动方向为上端纵向活动,下端横向活动以适应边拱肋的横向变形。吊索规格有两种：主吊索采用121φ5mm高强度镀锌平行钢丝,副吊索采用 31φ5mm高强度镀锌平行钢丝。吊索外包双层 PE进行防护。

3)主梁及桥面体系。主桥桥面系采用纵横梁体系,正交异性桥面板构造。纵梁横桥向对应主拱肋位置布置,全桥布置两道,采用焊接钢箱截面。纵梁高度为 2.4m,宽度为 2.2m,与主拱肋同宽。全桥横梁共设三种类型：标准横梁、端横梁、拱肋处横梁。横梁采用钢板梁构造,为三跨连续梁结构,横梁布置间距为 2.5m。机动车道标准主横梁为焊接工字形截面,机动车道拱肋处横梁为焊接槽形截面,悬臂托架横梁为焊接倒 T形板梁,横梁长度与桥面外轮廓尺寸相适应。桥面板为正交异性板构造,配合桥面系的制造划分为车行道板和托架处面板。桥面板厚 14mm,车行道和非机动车道桥面板采用U形加劲肋,布置间距不大于 600mm;人行道桥面板下设置 I形板肋,布置间距 330mm。

2.2 部分斜拉桥方案

1)桥跨布置及结构体系。该方案跨航道主桥采用(94+150+ 94)m预应力混凝土双索面部分斜拉桥。主墩处采用塔梁墩固结的支撑体系。这样布置,避免了大型的支座设置,同时也便于主梁的悬臂浇筑施工。边墩处采用纵向活动、横向约束的支承方式。该桥效果图见图 2。2)主梁。主梁根部梁高 5.7m,跨中及边跨支点处梁高 2.4m,梁底曲线按二次抛物线渐变。每个分离式箱梁底板宽 10m,为单箱双室截面。在箱梁的顶板、底板与腹板相交处需设置梗腋,以减少应力集中,提高断面的抗扭和抗弯刚度,减少箱梁的畸变。梗腋可以增大桥面板抵抗负弯矩的能力,还为布置预应力钢筋和设置锚头留有足够的空间。3)主塔。主塔为钢筋混凝土结构,塔高 26m,立面造型为火柱形,横桥向宽2m,顺桥向宽 5.0m,主塔根部的主梁箱体部分为实体段,有利于主塔竖向力的传递。主塔上与斜拉索的锚固,采用塔上张拉钢绞线,两侧斜拉索利用特殊连接器接长的方式。4)斜拉索。斜拉索在主梁上的间距布置为4.0m,在塔上布置的间距为 0.9m,主塔两侧布置 9对斜拉索。斜拉索采用镀锌钢绞线拉索在每一节段处,并排设置两根斜拉索,间距为 1.0m,梁上索体锚固在主梁外腹板内侧。拉索采用双重防腐措施,每股镀锌钢绞线外包裹 PE,整根斜索外套 PE管加以防护。5)下部结构。墩身结构改为实体墩,墩身横桥向宽 10m,与上部结构箱底宽一致,顺桥向宽 5.0m。主墩基础均采用分离式,承台顶面位于河床面以下,以增加墩身高度,并减少钻孔桩因冲刷而引起的桩身自由长度。

边墩采用单肢板式钢筋混凝土结构,以增强与主墩的协调性。基础采用 6根单排φ2.0m钻孔灌注桩。

2.3 斜索面蝴蝶形拱桥方案

1)桥跨布置及结构体系。跨径布置左幅为35m+100m+ 35m=170m、右幅30m+110m+30 m=170m。结构体系采用下承式连续梁拱组合体系,在中墩设固定支座,在边墩墩顶处设单(双)向活动支座。该桥效果图见图 3。

2)上部结构。桥拱肋左右侧采用不同跨径、不同高度的大小拱的形式。左拱肋跨径为 100m,矢高 40m,矢跨比为 1/2.5;右拱肋跨径为 110m,矢高 25m,矢跨比为 1/4.4;拱轴线均为二次抛物线。拱肋断面为变高等宽的钢箱断面,内灌C 40微膨胀混凝土,断面宽度 2.0m,高度按二次抛物线由拱脚处的 2m变化至拱顶处的 1m。左拱肋外倾 12°,右拱肋外倾 18.78°。

主拱上设置 17对吊杆,间距为 5m,采用平行钢丝束新型低应力防腐成品索及配有纠偏装置的冷铸锚。吊杆采用双层PE护套。

主梁采用钢箱断面,边跨主梁采用预应力混凝土箱形断面,在主跨靠拱脚处设置钢混过渡段,主梁除承受桥面系传来的活载外,同时起平衡拱肋产生的水平推力的作用。主梁截面高度 2m,边跨采用单箱多室断面,主桥两个箱室之间采用钢横梁连接。主梁通过钢筋混凝土拱脚与拱肋固接。

3)下部结构。桥墩采用柱形墩,基础采用钻孔灌注桩群桩基础。

3 主桥桥型方案比选

1)技术难度。斜索面蝴蝶形拱造型新颖,国内还未见有类似桥梁建成的报道,实际施工时难度很大。2)景观协调。三个方案在景观协调方面各有千秋,各具特色,相比之下方案三最为前卫、大胆,方案一、方案二稳重中不失变化。3)抗震性能。几个方案从抗震性能方面进行比较,方案二最好,方案一较好,方案三最差。4)施工工期。三个方案中方案一施工工期最短为 15个月,方案三次之为 16个月,方案二最长为 20个月。5)工程造价。三个方案中工程造价从低到高依次为：方案一、方案二、方案三。后期养护费用方案一、方案三最高,方案二最少。

4 结语

通过方案比选,确定方案一中承式提篮拱为主要推荐方案,方案二部分斜拉桥为一般推荐方案。

[1] 项海帆.中国桥梁[M].上海：同济大学出版社,香港：建筑与城市出版社,1993.

[2] 金成棣.预应力混凝土梁拱组合桥梁——设计研究与实践[M].北京：人民交通出版社,2001.

[3] 金成棣.混凝土拱桥形式的发展与设计理论探索[J].公路, 1988(5)：20-22.

[4] 谢尚英,钱冬生.大跨度混凝土拱桥的桥型和施工[J].铁道建筑,1998(11)：30-38.

[5] 汤国栋,廖光明,谢玲玲,等.拱式桥梁的新进展——成渝公路内江提篮拱桥建成[J].四川大学学报(工程科学版), 1996(2)：12-16.

Scheme design on themain bridge of Xinghua Bridge in Shantou city

HUANG Ling-yu HE Hong-jun HE Shuai

With a brief introduction on the current condition of Xinghua Bridge,it proposes three reconstruction schemes for the new bridge, compares and selects the schemes design in the aspects of technology difficulty,anti-earthquake performance,construction schedule,landscape coordination,and engineering cost and so on,and finally decides the recommended scheme.

scheme design,semi-bearing basket-likearch bridge,partial cable-stayed bridge,inclined cable p lane butterfly-shaped arch bridge

U 442.5

A

1009-6825(2011)09-0194-03

2010-11-27

黄玲玉(1984-),女,助理工程师,中国市政工程中南设计研究总院,湖北武汉 430000

贺红军(1983-),男,助理工程师,中国市政工程中南设计研究总院,湖北武汉 430000

何 帅(1983-),男,助理工程师,中国市政工程中南设计研究总院,湖北武汉 430000