兰州市深安黄河大桥设计

范佐银

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092）

1 工程概况

兰州深安黄河大桥位于兰州市西固区与安宁区之间，南起西固区深沟桥，横跨黄河连通北岸的安宁区。该项工程以解决深安路跨越黄河，以及深安大桥与南、北滨河路交叉问题为目标，形成一个功能相对完整的单元作为设计范围，内容包括：深安路桩号ZK0+000～ZK1+320.000之间的道路工程和桥梁工程，主线全长1.32 km；在深安路桩号ZK0+460.000和ZK0+888.250处分别跨越南、北滨河路的两个半定向＋两个苜蓿叶全互通式立交工程（见图1）。

图1 深安黄河大桥效果图

2 主要技术标准

（1）道路等级：城市主干道；

（2）设计车速：50 km/h；

（3）荷载等级：公路-I级；

（4）桥面宽度：双向6车道，全宽36.5 m；

（5）航道等级：内河V级航道，单孔双向通航；通航净高不小于8.0 m，净宽不小于80 m；

（6）设计风速：V10=25.8 m/s；

（7）抗震设计：地震基本烈度Ⅷ度。

3 主桥总体布置

深安黄河大桥主桥为下承式蝶形钢拱叠合梁桥，跨径156 m，桥宽36.5 m，梁高3.5 m。主拱肋面内矢跨比为1∶4，矢高为38.25 m，桥面以上拱肋高度37.1 m；副拱肋立面矢跨比为1:5.67，矢高为25.236 m，副拱肋均在桥面以上。拱肋平面线形均为多条接顺的二次多项式曲线。主、副拱肋以连杆相连，仅主拱肋布设吊杆，吊杆标准间距为8 m，全桥共17对吊杆。主桥总体布置见图2所示。

4 主桥下部结构设计

4.1 主墩

（1）主墩采用V型墩，顺桥向外形呈花瓶型展开，与主拱线形接顺，墩高约13 m。V腿顶部通过预应力系梁连接（见图3）。

V腿为矩形截面空心墩。靠近引桥侧V腿外轮廓截面尺寸为4.0 m×5.0 m（纵×横），靠近主桥侧V腿外轮廓截面尺寸为5.05 m×5.0 m（纵×横）。

墩顶系梁高度1.2 m，宽度4.0 m，为预应力混凝土构件，设置10根Φ15-12预应力钢束。

图2 主桥总体布置图（单位：cm）

图3 桥墩立面图（单位：cm）

4.2 桩基础

主墩基础采用钻孔灌注桩群桩基础，每个主墩下设置9根钻孔灌注桩，直径采用φ2.0 m，桩长45 m。桩基持力层为③5层卵石层。采用桩底后注浆工艺，以提高桩的承载能力。

4.3 承台

承台外形采用圆端形，以减少水流阻力，厚度为3.5 m，封底混凝土厚度为2.0 m（见图4）。

图4 承台平面图（单位：cm）

5 主桥上部结构设计

5.1 拱肋系统

拱肋系统由主拱肋、副拱肋、主副拱肋之间的横向连杆以及拱顶横撑等构件组成。主拱跨径153 m，外倾10°，立面矢高37.669 m。副拱肋轴线为空间曲线，立面矢高30 m。主副拱肋之间设横向连杆，间距8 m。拱顶设3道横撑，横撑间距8 m（见图5）。

图5 拱肋横断面图（单位：cm）

主桥拱肋为钢结构，材料为Q345qD。主拱肋采用矩形截面，宽2 m，高3 m。副拱肋采用圆管形钢管，直径1.5 m。主副拱肋之间的连杆采用圆钢管，直径0.8 m，拱顶横撑外包装饰球。

5.2 主梁

拱桥主梁为等截面钢-混叠合梁结构。全高3.5 m，全宽36.5 m。叠合梁钢梁材质为Q345qD，为主纵梁（闭口边箱梁）、中横梁、端横梁、小纵梁组成的双主梁梁格体系。为保证顶推过程中各临时支点的稳定性，主纵梁腹板每隔一定间距设置一道竖向加劲（见图6）。

图6 主梁横断面图（单位：cm）

5.3 吊杆

梁拱间布设吊杆，8 m间距，全桥共17对吊杆。吊杆采用高强度镀锌平行钢丝拉索，吊杆规格为φ7-109，冷铸锚。

5.4 水平系杆索

平衡拱肋推力的系杆采用环氧涂层钢绞线，主梁单侧箱内布置6根水平系杆，每根系杆由37股φl5.2钢绞线组成。

6 主桥施工方案

主桥上部结构采用拱梁整体顶推的施工方法，即拱与叠合梁钢梁先期组拼一体，配合临时撑杆共同受力，自南岸向北岸进行整体顶推，采用多点顶推。主桥各梁段顶推到位后，逐步拆除临时撑杆，分批张拉吊杆，进行桥面板施工。

7 主要技术特点

（1）对上部结构施工过程中的关键技术研究及施工控制，保证预制和安装的质量和安全。

（2）对钢-混凝土叠合梁结构的应力分析及优化设计，防止桥面板开裂和裂缝发展。

（3）对结构进行抗震分析及减震措施研究，确保结构安全。

（4）主墩基础设计采用桩底压浆技术，以控制基础沉降。

8 结语

兰州市深安黄河大桥是兰州市重点建设项目，于2007年4月进行方案设计，2010年9月29日举行奠基仪式,由于实际工程受各方面因素影响，该桥已于2011年正式开工建设，预计2014年底建成通车。通过该桥的设计和各复杂节点的研究和试验，积累了大量经验，可为以后同类桥梁设计提供参考。

[1]上海市政工程设计研究总院主编.桥梁设计工程师手册[M].

[2]陈宝春著.钢管混凝土拱桥（第二版）[M].

[3]上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司.兰州市深安黄河大桥工程施工图[Z].