环巢湖旅游大道派河大桥设计技术特点与创新

窦 巍

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

·桥梁·隧道·

环巢湖旅游大道派河大桥设计技术特点与创新

窦 巍

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

介绍了环巢湖旅游大道派河大桥设计中的一些设计特点和技术创新，主要包括桥型选择及桥跨布置、梁拱组合结构体系、钢箱拱结构设计、销铰式吊杆锚固等设计技术创新，并总结了一些设计中的注意事项，对今后其他同类型拱桥设计提供了思路。

钢箱拱桥，梁拱组合结构体系，销铰式吊杆锚固

1 工程概述

派河大桥为环巢湖旅游大道在合肥派河入巢湖湖口处上跨派河的一座大型桥梁，桥梁全长844 m。主桥跨径布置为(54+130+54)m，为梁拱组合体系钢箱拱桥，是环巢湖旅游大道上的标志性建筑，其建设对于巢湖西南岸路网的完善和功能提升、加快环巢湖旅游资源开发、加快巢湖综合治理和抗洪救灾起到至关重要的作用(见图1)。

2 桥型选择及桥跨布置

环巢湖旅游大道是合肥市新规划的环巢湖风景区的主要道路，整条道路共规划了五座大型桥梁，桥型的选择需要相辅相成；同时考虑本桥与合肥的滨湖新区毗邻，高层建筑较多，如设计成斜拉桥，桥塔结构不能显示出标志性景观优势，采用拱桥则景观效果更为突出。主桥桥跨布置，主要限制条件为派河Ⅲ级航道及跨越两侧派河大桥的需要，同时考虑不对湖区景观产生不利影响，尽量一跨过河，因此确定桥跨布置为(54+130+54)m。综合以上两点，确定采用梁拱组合体系三跨钢箱拱桥方案。

3 梁拱组合结构体系

3.1 传统梁拱组合结构体系

传统的梁拱组合结构体系分三种主要形式。第一种是简支梁拱组合式桥梁，只用于下承式，一般多为单跨结构，其受力特点为主拱、吊杆与加劲梁构成一个闭合的外部静定、内部超静定的结构体系。第二种是单悬臂组合式桥梁，一般只用于上承式，且适合转体施工。这种桥型本质上是将实腹梁挖空，用立柱代替梁腹板。第三种是连续梁拱组合式桥梁，可以是上承式、中承式及下承式。此种桥型跨越能力大、本身刚度大、造型美观。这类桥型实际上为三跨变截面连续梁，中孔用全拱来加强，以降低中孔加劲梁的建筑高度，同时两个边跨由于受到中跨拱的刚度影响，减小了正弯矩的负担，扩大了负弯矩的区域。

3.2 派河大桥结构受力体系

派河大桥结构受力体系，是对第三种形式，也就是连续梁拱组合式结构体系的继承与发展。全桥由三跨组成，其中边跨即根据弯矩分布特点采用变截面梁结构形式，而中跨由拱圈与刚性系杆构成的受力体系，则是对常规三跨式变截面连续梁的一种变化，以钢拱钢梁来替代梁高较高的中跨。同时，由于公路本桥拱圈自身刚度较大，桥面体系为Π型结构，即两侧钢纵梁主要用于承担拱圈传来的轴向力，而桥面行车道部分则为正交异性钢桥面板结构。桥梁中跨横断面图见图2。

4 钢箱拱结构设计

拱圈为钢箱结构，在主跨处为拱式结构。拱圈下缘线为二次抛物线形，矢跨比为1∶4。拱圈上缘线为二次抛物线与圆弧线的组合线型，具体线型布置为，在跨中处为拱圈下缘线的偏移线，跨中拱圈高度为2.2 m，靠近中墩处采用半径150 m的反切圆弧对拱圈上缘线进行过渡，顺接边跨。中墩处拱圈控制高度为5 m，为突出全桥纤细特征，中墩处采用镂空处理，镂空后拱圈上下分叉均按照2.2 m高度控制，局部采用小半径圆弧线进行过渡(见图3)。

5 销铰式吊杆锚固

目前拱桥吊杆普遍采用的是冷铸锚式平行钢丝，锚头一般穿过拱圈和梁体，将两者“挤压”在一起。这种锚固形式，对于传统的混凝土桥梁较为适用，结构形式成熟，受力明确，端头局部处理方式也较为简单。但是在钢桥上，这种锚固形式则存在一定的缺陷。首先，由于锚头需要穿过梁与拱，在接头部分易出现漏水的问题，后期钢拱(梁)的养护难度相对较大。同时将吊杆锚固于梁底，后期锚头的检修及换索的难度也较大。

本桥设计采用的是热铸锚式的双销铰式吊杆锚固方式(见图4)。即将固定端移至拱圈下部，张拉端移至桥面以上，同时，将吊杆材料调整为整束挤压式钢绞线，使得锚头尺寸得到进一步减小，吊杆自身防水性能更优，既从结构上解决了传统锚头易造成结构漏水的问题，也解决了检修及更换的难题，且由于结构设计得

当，无任何美观上的不利影响(见图5)。

6 关键部位细部设计

针对钢箱梁与正交异性板结合处受力不明确的问题，进行了三维实体分析，并根据分析结果进行了局部优化设计，确保了全桥设计无薄弱环节。拱脚交叉处实体模型内外部示意图见图6。

7 结语

本桥的设计，在桥型选择及桥跨布置、梁拱组合结构体系、钢箱拱结构设计、叉耳式吊杆锚固、关键部位细部设计等各关键环节均极富技术特点，且结构创新点也较为突出，随着桥梁的建成，未来必将成为新的城市标志性建筑，也对我们日后的桥梁结构设计提供了一个很好的范例。

[1] 程 斌，吴斌暄，庄冬利，等.大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化[J].公路工程，2007(6)：110-114.

[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.

Design technology features and creation of Pai river bridge of Huanchao lake travel road

Dou Wei

(AnhuiTrafficPlanning&DesignAcademyCo.,Ltd,Hefei230088,China)

Introduces design features and technical creation in Pai river bridge design of Huanchao lake travel road, such as bridge style selection, bridge span distribution, beam-arch composite structure system, steel box arch structure design, hinge pin hanger bar anchorage and other technical creations, summarizes matters needing attention in the design, which has provided some concept for similar bridge design in future.

steel-box arch bridge, beam-arch composite structure system, hinge pin hanger bar anchorage

1009-6825(2015)30-0150-02

2015-08-09

窦 巍(1984- )，男，硕士，工程师

U442.5

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