开县寨子坪大桥总体设计

杜春林，韩广鹏，罗鹏军

（重庆市市政设计研究院，重庆市 400020）

开县寨子坪大桥总体设计

杜春林，韩广鹏，罗鹏军

（重庆市市政设计研究院，重庆市 400020）

开县寨子坪大桥是一座V形刚构拱组合桥，桥梁跨径布置为45 m+75 m+82 m+128 m+56 m。大桥主梁采用单箱多室预应力混凝土箱梁，拱肋采用矩形截面钢箱拱肋。全桥沿纵向设置两片高度不同的拱肋，高低起伏的拱肋简洁大气，造型独特。寨子坪大桥的建成既能满足城市过河通道功能性桥梁的作用，又将成为提升开县城市景观品质的标志性建筑。介绍大桥的总体设计情况，有关经验可供相关专业人员参考。

V形刚构；梁拱组合体系桥；预应力混凝土梁；总体设计

0 引言

开县为渝东北次区域中心城市和三峡库区商贸中心，其建设目标定位为功能明确、布局合理、设施完备、环境优美、独具湖山特色的生态型旅游城市。随着开县北部新区的建设及汉丰湖旅游区的打造，寨子坪大桥的修建不但对整个城区的道路系统及景观打造有着极其重要的作用，同时还可充分发挥路网的辐射功能，扩大交通服务范围，解决几个片区之间的城市道路网络联系，带动开县北部新区的经济建设和发展。

寨子坪大桥道路设计等级为城市主干道，按双向4车道设计，两侧各设6.5 m宽人行道，设计车速50 km/h，设计洪水频率1/100，最高通航水位173.3 m，最低通航水位168.5 m。

1 结构方案设计

城市中的过河（江）通道通常具有稀缺性、唯一性的特点，随着城市的发展及经济水平的提高，城市桥梁在满足安全可靠的前提下还应注重其景观打造。寨子坪大桥座落于开县北部新区汉丰湖水域上，紧邻丰太广场，周边区域是开县北部新区重点发展的商业区及住宅区，是开县北部新区的核心位置。为使大桥与整个周边景观和城市文化风格相协调，确定采用具有现代风格的V形刚构拱组合结构体系[1-7]。

由于桥位区属丘陵剥蚀地貌和河流侵蚀地貌，河谷左岸缓右岸陡，为较宽缓的“U”字形河谷。为适应地形的变化，分别在两岸设置两片高度不同的拱肋，左高右低，高低起伏，造型独特。

根据通航论证结论，拟建桥梁通航净高应不低于4.5 m，拟选桥位单孔单向通航净宽应不低于48.8 m，单孔双向通航净宽应不小于97.75 m。同时结合地形情况，采用一跨跨越主河槽可减少基础水下施工作业，减小施工难度，因此确定主跨跨径为128 m。

从桥梁景观总体来看，非通航孔的跨径布置也要适中，跨径太大则经济性较差，而跨径太小则桥梁下部结构太多，结构显得过于繁琐。因此，寨子坪大桥河槽部分下部结构采用V形刚构形式，最终全桥跨径布置为45 m+75 m+82 m+128 m+56 m，全长396 m，见图1、图2。

2 主梁

大桥主梁采用预应力混凝土箱梁，采用C50混凝土，梁高为3.0 m（箱梁中心线高度），梁顶设置双向1.5%横坡，为结构找坡。箱梁截面采用单箱五室大悬臂结构，边腹板为斜腹板，其余腹板为直腹板。箱梁顶宽32.0 m，底宽17.4 m，悬臂长6.2 m。箱梁跨中段顶板厚0.25 m，底板厚0.22 m，腹板厚0.5 m，箱室顶底板与腹板连接处均设置0.5 m×0.25 m的腋角。墩顶处顶板厚0.45 m，底板厚0.42 m，腹板厚0.85 m。为使顶板、底板、腹板厚度变化更加平缓，变化段长度设置为4.5 m。

箱梁悬臂部分沿纵桥向设置加劲肋。加劲肋沿横桥向仅设置在两侧悬臂下缘及第一个箱室范围内，在中间三个箱室断开，这样既可保证结构受力又能节省材料。加劲肋标准间距为5.0 m，最大间距为6.5 m，最小间距4.0 m，加劲肋厚度为0.5 m。箱梁一般构造及悬臂加劲肋设置情况见图3。

图1 桥型立面布置图（单位：cm）

图2 寨子坪大桥效果图

图3 主梁标准横断面（单位：cm）

箱梁各支点及吊杆位置均设置有横梁。支点部分设置实体横梁，其中A0、A5桥台处横梁宽度为2 m,P1墩处横梁宽度为4 m,V构支点处横梁宽度为8 m。A0、A5桥台及P1墩处横梁为斜交，其余横梁为正交。吊杆处设置半封闭横梁，宽度为0.8 m。吊杆张拉端设计在箱梁内部，这样可避免在箱梁底部张拉端处开洞，使箱梁外观不受影响。吊杆段横梁布置情况见图4。

图4 主梁吊杆处横断面（单位：cm）

根据结构受力情况，箱梁沿三个方向均布置有预应力。其中，纵向预应力钢束设置在腹板内，采用17Φs15.2钢绞线，每个腹板沿高度方向布置4排共8束，整个横断面共48束。横向预应力布置在V构支点横梁及吊杆横梁处，根据各横梁不同受力情况，V1、V6横梁布置19束19Φs15.2钢绞线，V2～V5横梁布置19束17Φs15.2钢绞线，吊杆横梁布置2束19Φs15.2钢绞线。竖向预应力沿腹板中线单排布置，采用JL25精轧螺纹除钢筋。

3 拱肋及吊杆

大桥拱肋为矩形截面钢箱拱，采用Q345钢材。综合考虑结构受力及景观效果等因素，拱肋轴线采用1.8次抛物线。其中，大拱净跨径为90 m，净矢高为36 m，矢跨比为1/2.5；小拱净跨径为40 m，净矢高为17.5 m，矢跨比为1/2.285。大拱截面高度由拱顶处2.0 m变化至根部3.6 m，小拱截面高度由拱顶2.0 m变化至根部3.2 m，大小拱截面宽度均为3.0 m。

拱肋采用工厂预制，施工现场吊装拼接而成，各节段最大重量为58 t。大拱肋分为15个节段，小拱肋分为11个节段，节段顶板、底板及腹板厚度分别有50 mm、40 mm、30 mm三种规格。钢箱拱顶板、底板及腹板均设有纵向加劲肋，加劲肋在吊杆隔板处与隔板焊接，在构造隔板处穿过“V”型口，不与隔板连接。各节段顶板、底板及腹板采用熔透焊接，纵向加劲肋采用高强度螺栓栓接。拱肋一般横断面构造见图5。

图5 拱肋横断面构造图（单位：cm）

钢拱肋采用钢混结合段固结于混凝土拱座上，为保证将钢拱肋的轴向力顺畅的传递到混凝土拱座，在钢拱肋S0(S0＇）节段底部设置2.0 m高承压箱，承压箱采用PBL剪力键与混凝土连接,同时在承压箱四周设置预应力钢绞线，以抵抗外荷载在结合处产生的弯矩，钢混结合段一般构造见图6。

吊杆主要承担主梁恒载及车辆、人群等活载产生的拉力，是大桥的重要传力构件。为保证吊杆作为永久构件的同时具有可更换性，本桥采用双吊杆形式，吊杆间距1.2 m。全桥共设置20对吊杆，其中大拱设置13对吊杆，沿顺桥向间距为6 m，吊杆规格为31Φs15.2，小拱设置7对吊杆，沿顺桥向间距为5 m，吊杆规格为19Φs15.2。吊杆采用拱端固定，梁端张拉的锚固方式。综合考虑疲劳、吊装、经济性及可更换性等因素，吊杆设计安全系数控制在2.5～3.0。

4 下部结构

寨子坪大桥V构采用C50预应力混凝土结构，V腿两端为实心，中间为空心，空心段壁厚为80 cm，端部壁厚渐变为110 cm，渐变段长度为2 m。每根V腿弯矩受拉侧均设置预应力钢束，钢束规格为17-15.2，采用在主梁实体横梁内单端张拉锚固方式。大拱V构顶部截面高4.0 m，底部截面高5.5 m，小拱V构顶部截面高3.2 m，底部截面高4.5 m，V构横桥向宽度均由墩顶6.0 m变化至墩底8.0 m。各V构顺桥向均设置有圆弧倒角，以使结构整体线形流畅。为保证施工时V腿刚度，减小变形，各V构内均设置劲性骨架。

桥台采用重力式U型桥台接承台桩基形式，下接两排桩径1.3 m的端承桩。P1墩采用矩形墩，横桥向设三根墩柱，墩柱截面尺寸为2.4 m×1.6 m,每根墩柱下接独立承台桩基础，每个承台下设4根直径1.3 m的桩基础。

5 施工过程

大桥采用先梁后拱施工方式，主梁及V构采用满堂支架施工，拱肋采用工厂预制，现场吊装拼接施工。为减小由于墩梁固结导致的温度及收缩内力，大桥主梁采用分段浇筑的施工方法。大桥的主要施工过程如下：（1）在枯水期施工P3、P4墩围堰，施工A0、A5桥台，P1～P4墩桩基础及承台；（2）支架上浇筑P2～P4V构至主梁底部；（3）满堂支架浇筑P3V构处主梁，待混凝土强度满足要求后张拉P3V构预应力及主梁预应力；（4）满堂支架浇筑大拱、小拱及P2V构处主梁，待混凝土强度满足要求后张拉P2V构预应力及主梁预应力；（5）满堂支架浇筑P4V构处主梁，待混凝土强度满足要求后张拉P4V构预应力及主梁预应力；（6）满堂支架浇筑边跨主梁，待混凝土强度满足要求后张拉边跨主梁预应力；（7）梁上架设拱肋临时支架，吊装钢拱肋节段拼装合拢；（8）拆除拱肋临时支架，安装吊杆并张拉，拆除主梁支架，完成体系转换；（9）桥面铺装及附属工程施工，成桥荷载试验，大桥通车。

6 结语

寨子坪大桥综合考虑了桥梁景观及城市发展的需求，并结合当地地形、结构受力、施工技术条件等因素，采用了V形刚构拱组合桥结构体系。桥梁结构型式新颖独特，大矢跨比的高低拱肋坐落于南河之上，气势磅礴，整体外形简洁大气，与地形环境协调。大桥的最终建成，在满足过河通道功能需求的基础上，必将成为开县的地标性建筑，提升城市的景观品质。

[1]JTG D60-2008,公路桥涵设计通用规范[S].

[2]JTG D62-2008,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[3]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社,2012.

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U448.23

B

1009-7716（2016）05-0072-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.019

2016-01-12

杜春林（1976-），男，河北唐山人，高级工程师，从事桥梁设计工作。