浍河大桥桥梁方案比选

王林飞

(山西省交通规划勘察设计院)



浍河大桥桥梁方案比选

王林飞

(山西省交通规划勘察设计院)

浍河大桥是侯马市合欢街南延的控制性工程，其主桥推荐方案采用(50+80+50)m钢管混凝土系杆拱桥。介绍该桥方案比选、景观设计等相关内容。

钢管混凝土拱桥；方案比选；景观设计

1 工程背景

侯马市是山西南部一座重要的交通枢纽和区域性中心城市，随着经济的发展，侯马市湿地公园及生态工业园区建设已进入实施阶段。根据市区总体规划的要求，侯马市合欢街需南延与省道S235相接，其间跨越浍河，设置一座浍河大桥。

2 工程建设条件及技术标准

2.1 工程建设条件

根据实地踏勘，浍河现河道宽度50 m，河道两侧建有防洪堤，本桥上游海军街处已建3～16 m中桥一座，下游紫金山街处已建5～30 m大桥一座，浍河规划河道宽度150 m。根据以上因素，及市的长远发展，本桥拟设桥长450 m左右，桥高约15 m，桥宽50 m。

桥址位于河谷平原区，其微地貌为浍河Ⅰ级阶地，地势平坦开阔，经钻探揭示，桥址地层由第四系全新统人工填土(Q4me)、冲洪积物(Q4al+pl)、上更新统(Q3al+pl)冲洪积物组成。

该桥属于市政桥梁，且桥下浍河处拟修建湿地公园，桥梁方案应综合考虑侯马市长远规划和景观效果等因素。

2.2 工程标准

(1)路线等级：城市主干道

(2)汽车荷载等级：城-A

(3)环境条件：Ⅰ类

(4)地震动峰值加速度：0.15 g

(5)设计洪水频率：1/100

3 桥型方案说明

3.1 桥型方案设计原则

(1)贯彻“安全、环保、舒适、和谐 ”的设计新理念；

(2)桥型设计外形美观， 注重与周围自然、人文环境相协调；应尽可能地体现时代气息，与既有建筑相得益彰，成为该地区的景观亮点。

(3)桥下为规划的湿地公园，园区在浍河两岸有两条规划的园区道路，桥梁方案应其通行的净宽和净高的要求，并适当考虑未来拓宽的条件；

(4)在重点考虑以上原则基础上兼顾方案的经济、耐久和后期维护等性能。

3.2 桥型方案

遵循以上桥梁方案设计原则，结合桥址处地形条件及周边环境， 考虑桥梁的视野应开阔明朗，梁高与桥下净高比例应相互协调，梁体应尽可能纤细流畅，梁高不宜过高。基于以上分析拟定了三个桥型方案：①主桥为(50+80+50)m 三跨钢管混凝土拱桥，引桥为30 m预应力混凝土连续箱梁；②主桥为(35+60+35)m三跨现浇连续箱梁，引桥为30 m预应力混凝土连续箱梁；③全桥均采用预应力混凝土连续箱梁。

(1)方案一：三跨钢管混凝土拱桥(主桥)+装配式连续箱梁(引桥)

根据现有和规划浍河河道宽度，并考虑到桥跨配孔的协调性， 桥梁孔径布置为：3-30 m +(50+80+50) m+6-30 m；主桥采用钢管混凝土系杆拱桥，引桥采用预应力混凝土连续箱梁。

主桥上部结构的三条主跨拱肋采用钢管混凝土拱形空间桁架结构，上、下弦杆钢管内及钢管缀板间泵送灌注C50混凝土，腹杆为空心钢管，以充分发挥利用钢管混凝土承压能力强的特点满足桁架弦杆受轴向压力较大的需要。主桥中跨净跨度L0=75 m，矢高f0=15 m，f0/L0=1/5；边跨净跨度，矢高f0=10 m，f0/L0=1/4.5；拱轴系数均为m=1.167。

图1 方案一主桥桥型图

吊杆采用平行镀锌高强钢丝束, 热聚乙烯防护，镦头锚锚固，平行竖直布置吊杆间距5 m。吊杆横梁为预应力混凝土结构，预制吊装施工。横梁和桥面为悬挂漂浮体系，伸缩缝设在主墩上，为保证桥面系的整体性及安装桥面系时横梁的稳定需要，在横梁吊杆处设两道T型的钢筋混凝土加劲纵梁将横梁彼此串联起来。行车道板采用钢筋混凝土Π形板，板高0.4 m，简支搁置于呆杆横梁上，通过纵、横向组合缝及10 cm厚的钢钎维桥面铺装整体混凝土形成多跨弹性支承连续梁。

主桥下部结构采用薄壁门式框架墩，基础采用钻孔灌注桩基础。

引桥上部结构采用公路常见的装配式预应力混凝土先简支后连续小箱梁，梁高1.6 m；下部结构桥墩采用花瓶型桥墩，桥台采用肋板台，基础采用钻孔灌注桩基础。

方案一特点：① 桥梁造型美观，采用拱形结构增强了桥型整体感和曲线韵律，达到给城市增加新景观并有美好寓意的设想。②主桥采用拱形结构，跨越能力较大，对浍河的现有河道和规划河道影响较小，不破坏现有的防洪堤。③桥跨孔径纵向布置协调性较好。引桥向河心跨径依次为30 m、50 m、80 m，孔径过渡有序，层次分明。

(3)方案二：三跨预应力现浇箱梁(主桥)+装配式连续箱梁(引桥)

方案二桥梁孔径布置为：4-30 m +(35+60+35) m+7-30 m；主桥采用现浇预应力混凝土连续箱梁，引桥采用装配式预应力混凝土先简支后连续小箱梁。

主桥主梁采用变截面箱梁，支点梁高3.7 m，跨中梁高1.8 m，梁底曲线采用1.6次抛物线，主梁两侧悬臂各2.0 m，悬臂端部厚20 cm，悬臂根部厚45 cm。顶板全联等厚25 cm，箱梁底板厚为24～60 cm。腹板为直腹板，中腹板厚35～50 cm，边腹板厚40～60 cm。中横梁厚2 m，端横梁厚1.5 m，横隔板厚30 cm。

主桥下部结构采用花瓶型墩，基础采用钻孔灌注桩基础。

引桥上部结构同方案一采用装配式预应力混凝土先简支后连续小箱梁，梁高1.6 m；下部结构桥墩采用花瓶型桥墩，桥台采用肋板台，基础采用钻孔灌注桩基础。

方案二特点：①现浇预应力连续箱梁技术成熟，施工工艺也较简单、技术难度小，施工周期较短。②对浍河的现有河道既不无影响，但因桥跨布置，须对现有防洪堤进行改造。③方案二相对于方案一桥型结构较普通，景观功能较差。

图2 方案二主桥桥型图

(3)方案三：全桥均采用装配式连续箱梁

出于方便施工和节省造价的考虑，方案三桥梁孔径布置为：5～30 m装配式预应力混凝土先简支后连续小箱梁结构，梁高1.6 m，下部结构采用柱式墩、肋板台，基础均采用钻孔灌注桩基础。

方案三特点：①上部结构小箱梁可集中预制，标准化生产，施工周期短。②本方案需在现有河道内设置桥墩，对浍河影响较大。 ③运营过程中，需更换维护的支座数量多，难度较大。④桥型过于普通，景观效果差，不能很好体现桥梁造型美观、新颖, 富有时代特点的功能。

4 桥型方案比选及建议

桥型方案比较的具体情况见表1。

表1 桥型方案比较表

本次方案设计提出的三个桥型方案均可满足桥梁功能的要求。从方案比较表中可以看出，最经济的方案为方案三，但其桥型简单，无法和周围的环境协调统一，景观效果较差，且对浍河河道影响较大，故不推荐。方案二采用现浇连续箱梁结构，结构形式朴素，技术成熟，但其无法满足城市规划湿地公园的景观要求，且需改造浍河防洪堤，对浍河河道有一定的影响，故不推荐。

方案一其造价相对于方案一、二稍高，但为和城市规划和发展相配套，其景观效果应放在首要位置考虑。方案一主桥采用钢管混凝土拱桥，桥梁造型新颖，形态优美。全桥在布孔上主次分明，过渡有序，纵向线型流畅，具有整体感和曲线韵律，与周围环境融合、协调，建成后将为城市的一标志性建筑。因此推荐方案一为推荐方案。

[1] 周年先.桥梁方案比选[M].上海:同济大学出版社,1997.

[2] 陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M].北京:人民交通出版社,1999.

[3] 范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4] 张泽洲,蒋迪斌.东江水沟桥梁方案比选[J].甘肃科技,2007，(8).

[5] 王成,灰色理论在桥梁方案比选中的应用[J].重庆交通学院学报,1999,18(4).

2014-12-22

王林飞(1981-)，男，河北南宫人，工程师，研究方向：桥梁结构设计与计算。

U445

C

1008-3383(2015)09-0101-02