齐齐哈尔至甘南高速公路嫩江大桥桥型方案

张 剑(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)

齐齐哈尔至甘南高速公路嫩江大桥桥型方案

张 剑(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)

介绍了齐齐哈尔至甘南高速公路嫩江大桥初步设计所作的2种桥型方案，并推荐125m连续梁方案为本桥的推荐方案。

连续梁;矮塔斜拉桥

1 概述

齐甘高速嫩江大桥是齐齐哈尔地区横跨嫩江最长的一座大桥，是通往内蒙地区的重要通道，它的建设不但可以改善齐齐哈尔市与甘南县的对外交通条件，缩短黑龙江与蒙东地区，尤其是齐齐哈尔与呼伦贝尔两市间的时空距离，更可为区域经济协调发展和产业布局结构合理调整提供快捷、畅通、安全的公路运输通道。

2 设计主要技术指标

(1)汽车荷载等级：公路-Ⅰ级。

(2)车道布置：双向四车道。

(3)桥面纵横坡：每幅单向横坡为2.0%。

(4)温度：-25.5～34℃，设计合拢温度15℃。

(5)地震动峰值加速度系数：0.05 g。

(6)风力：冬季主导风向SSW，风速28 m/s，基本风压强度600 Pa。

3 桥型方案

本次初步设计主桥桥型提出两个方案，引桥桥型提出两个方案。

推荐方案：3×30+12×(4×30)m预应力混凝土简支转连续箱梁+(75+2×125+75)m预应力混凝土连续梁(5×40)m预应力混凝土简支转连续箱梁，桥梁全长2 139.31 m。

比较方案3×30+12×(4×30)m预应力混凝土简支转连续T梁+(75+2×125+75)m矮塔斜拉桥+(5×40)m预应力混凝土简支转连续T梁，桥梁全长2 139.31 m。

本文仅对主跨桥型方案进行比较。

3.1 (75+2x125+75)m预应力混凝土连续梁方案

(1)桥型及总体布置。

桥跨布置为75 m(边跨)+2×125 m(主跨)+75 m(边跨)，边跨与主跨的跨径之比为0.60，主孔全长400 m，主桥总体布置满足Ⅳ级航道单孔双向的通航要求，并留有备用通航孔。

桥梁横向全宽26 m，双向共四车道。桥面横向布置为0.5 m(防撞护栏)+11.5 m(车行道与路缘带)+0.75 m(防撞护栏)+0.5 m+0.75 m(防撞护栏)+11.5 m(车行道与路缘带)+0.5 m(防撞护栏)，车行道横坡2.0%。

(2)上部结构。

上部结构采用变截面预应力混凝土连续箱梁，单箱单室，主跨跨径125 m，边跨跨径75 m。箱梁根部梁高7.3 m(高跨比1/17.1)，跨中梁高2.8 m(高跨比1/44.6)，梁高按二次抛物线变化。边跨现浇段底板厚度由30 cm渐变至60 cm，再变化至90 cm，呈线性变化;悬臂浇筑梁段底板厚度由30 cm渐变至90 cm，呈二次抛物线变化。腹板厚度由50 cm渐变至60 cm，再由60 cm渐变至70 cm，顶板等厚28 cm。箱梁顶宽12.75 m，底宽6.25 m，悬臂端长3.25 m。箱梁施加三向预应力。在箱梁中支点、边支点、主跨跨中合拢段设置横隔板，板厚依次为200 cm、150 cm、40 cm。

箱梁混凝土强度等级为C55。箱梁纵向及横向预应力钢束采用Φs15.2预应力钢绞线，竖向预应力钢束采用高强精轧螺纹粗钢筋。

3.2 (75+2x125+75)m矮塔斜拉桥方案

(1)桥型及总体布置。

本方案主桥的结构型式为三塔矮塔斜拉桥。

桥跨布置为75 m(边跨)+2×125 m(主跨)+75 m(边跨)，边跨与主跨的跨径之比为0.6，主孔全长400 m。主桥总体布置满足Ⅳ级航道通航要求。

桥梁横向全宽28～26 m，于主桥边跨设置9.7 m长的桥宽渐变段，以与引桥平顺衔接，双向共四车道。桥面横向布置为：0.5 m(防撞护栏)+11.5 m(车行道与路缘带)+0.75 m(防撞护栏)+0.5～2.5 m(中央分隔带及布索区)+0.75 m(防撞护栏)+11.5 m(车行道与路缘带)+0.5 m(防撞护栏)，车行道横坡2.0%。

(2)上部结构。

矮塔斜拉桥采用一处桥塔处为塔墩梁固结，其余两处桥塔为塔梁固结的体系，在桥墩上设置支座。主梁采用单箱3室箱形结构，梁高由4.48 m(高跨比1/27.9)按照二次抛物线渐变到2.58 m(高跨比1/48.4)。箱梁顶宽28 m，悬臂板长5 m，箱梁底宽由15.734 m渐变到17 m;两外腹板为斜腹板，腹板斜率不变，厚50 cm;两中间腹板为直腹板，厚40 cm;顶板厚度不变，边室28 cm，中室45 cm;底板厚25～80 cm;边室净宽6.776 m，中室净宽2.6 m，斜拉索锚固点布置在箱梁中室内。主梁除支点处设横隔板外，每根斜拉索锚固点处均设横隔板，间距4 m，边室横隔板厚度为30 cm，中室横隔板厚度为40 cm。主梁采用三向预应力结构。箱梁纵向及横向预应力钢束采用Φs15.2预应力钢绞线，竖向预应力钢束采用高强精轧螺纹粗钢筋。

主桥共有三个索塔，布置在中央分隔带上。索塔桥面以上高24.5 m，采用钢筋混凝土独柱实心矩形截面，顺桥向长3 m，横桥向宽2 m，布置在中央分隔带上，并与主梁固接。此处桥梁内侧波形梁护栏需改为0.5 m宽的防撞护墙，以便放置索塔。塔身上部设鞍座，以便斜拉索通过。斜拉索横桥向呈两排布置，鞍座亦设两排。

鞍座采用双重钢管结构形式，外管预埋于混凝土塔内，内管置于外管内，斜拉索穿过内管。在两侧出口处的斜拉索上设有索夹，以防止斜拉索滑动;内、外管均与各自的钢管座焊固，以防止内外管相对滑动。为与斜拉索通过鞍座相适应，双重管中段采用圆弧形，内、外管圆弧段中心线弯曲半径分别为3.020 m和3.028 m。

斜拉索为扇形单索面，双排布置在中央分隔带上，每个塔上设有9对18根斜拉索。斜拉索在主梁上纵向标准间距4 m，双排横向布置间距1 m，塔上竖向间距1 m。斜拉索在塔顶连续通过鞍座，两侧对称锚于主梁。

斜拉索采用 31Φs15.2、34Φs15.2、37Φs15.2 三种规格的环氧全涂装钢绞线，fpk=1 860 MPa，由上至下的1#～3#采用37根，4#～6#采用34根，7#～9#采用 31根;位于索鞍处的钢绞线为裸索，待施工完毕后，在内钢管灌注C60环氧树脂砂浆。斜拉索采用多重防腐措施，单根环氧钢绞线，外包单层PE，钢绞线索外包HDPE套管。为增加桥梁美观，可参考采用橘红色或橘黄色等外套管。

4 综合比较

主跨125 m连续梁方案：桥跨配孔比例比较协调，上下部结构尺寸配合得当，朴实简洁;主跨两孔125m满足单孔双向通航孔布设要求;主梁悬臂施工工艺成熟、简单，有三个工作面同步开展上部施工，由于桥梁横向采用上下行分幅的形式，故单个悬浇节段可略长，施工所需的挂篮吨位较小，施工控制难度较小，工期较短;单个施工季节完成主跨的合拢虽具有一定的难度，但通过合理地选择开工时间仍然能够在冬季到来之前实现主桥的合拢。尽管采取了较大的跨径，但仍有主墩处于河道深水主槽范围内，桥墩基础施工的难度较大;主桥与下游原绥满公路齐齐哈尔嫩江大桥遥相呼应，与嫩江河滩地形和桥位附近地物相协调;造价较高，但运营阶段费用低。

主跨125 m矮塔斜拉桥方案：桥跨配孔比例比较协调，上下部结构尺寸配合得当，桥型新颖，富有现代感;能够满足单孔双向通航的要求;国内悬臂、挂索施工工艺较成熟。主桥虽有三个塔墩同步开展上部施工，但单个阶段施工工序较多，预应力钢束张拉顺序要求细致、严格，省内暂无此类桥型的施工经验，施工繁琐，工期较长;虽然采取了较大的跨径，但仍有主墩处于河道深水主槽范围内，桥墩基础施工的难度较大;由于上部主梁为单箱三室的截面形式，截面面积较大，悬浇节段重量大，故施工所需的挂篮吨位大，增加了施工难度。桥型为部分斜拉体系，施工过程中需要在一定阶段进行调索，施工控制要求精度高，难度大。运营期间斜拉索需进行必要的养护、维修甚至换索，造价高。

表2 主桥方案主要工程量及造价比较表

5 推荐桥型方案

通过对主桥两个方案的优缺点、主要工程量及造价的分析比较，主跨125 m的预应力混凝土连续箱梁桥无论在使用功能、景观协调、施工条件、施工工期等方面，均有一定优势。该跨径布置在同类桥型中属较小跨径，有成熟的设计、施工经验，施工设备极易取得;虽然预应力混凝土连续箱梁方案梁高与矮塔斜拉桥方案相比高，但由于通航净空控制主桥高度，洪水标高控制引桥高度，故在本桥引桥较长的情况下，主桥梁高的降低并没有明显的降低桥梁造价和河滩路基的造价。采用预应力混凝土连续箱梁可以降低工程造价，且后期对桥梁部分的养护费用比矮塔斜拉桥小，可大幅降低成桥后的运营成本，尤其适用于本项目所在地区的经济情况，经济性合理，故将主跨125 m连续梁桥方案作为推荐方案。

U442

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1008-3383(2012)11-0141-02

2012-04-03