广东清远北江四桥总体方案技术研究

欧键灵，唐明裴，宁平华

（广州市市政工程设计研究总院，广东 广州　510060）

广东清远北江四桥总体方案技术研究

欧键灵，唐明裴，宁平华

（广州市市政工程设计研究总院，广东 广州510060）

从北江四桥的项目背景出发，综合考虑桥位处征地拆迁、航道、水利、地质及城市景观等诸多因素及控制条件，对北江四桥总体技术方案进行详细的比较研究。主要介绍方案研究过程和主桥结构选型。

北江四桥，制约因素，方案比较，结构选型

0　引言

随着我国公路交通事业的发展，交通量的不断增多，斜拉桥日益向着更长、更宽的方向发展。当车道数目从4车道增加至6～8车道后，桥梁横向宽度越来越宽。由于预应力混凝土箱梁的自重较大，所以为满足净空、景观要求，单索面宽幅斜拉桥结构多被采用。组合梁结构在单索面宽幅斜拉桥的使用，实现了性能和经济的优化统一。北江四桥受特殊建设条件的限制，经多次桥型方案比选后，最后推荐采用超宽断面单索面斜拉桥，有关这方面的研究著作较多［1-6］。本文以此桥为工程背景进行研究，探讨大跨度超宽断面单索面斜拉桥桥型方案比较时的构思过程。

1　项目背景

“十一五”期间，清远市确立了建立开放融合型城市空间的发展战略。按照“合理布局、重点突破、立足长远、整体规划”的思路，逐步构建以清远中心城区为核心区，南部、东部和北部三大城镇群协调发展的“一核三城镇群”的城市空间格局，实施“南拓、东进、北扩”战略，积极融入大珠三角及泛珠三角更大的区域范围内，与周边省市相衔接，拓宽城市发展空间。着力塑造与山、水、城相依相融、具有粤北文化特色的城市空间形态与形象，不断强化城市发展能力。

清远市作为环珠三角地区最临近广佛都市圈核心区的城市，但其城市交通水平与珠三角发达地区相比仍存在较大的差距。为进一步提升清远承接产业转移力度，加快融入珠三角经济圈，清远市新一轮大发展对交通提出了更高要求，提出了“无缝对接大广佛，全面融入珠三角，打造广佛清一小时生活圈”的交通发展思路。将清远打造成广东“泛珠三角”结合部交通枢纽，使清远中心区域交通全面对接大广佛，与大广佛交通实现同城化、一体化，形成大珠三角中部广（州）佛（山）清（远）新城市群。

清远市北江四桥位于三桥和五桥之间，距两座桥均为2.2 km，地理位置十分重要，是清远市区新的城市景观中轴线（见图1）。北江四桥建成后，将省职教基地和佛清从高速紧密连接起来，对北江两岸及新旧城之间的交通分流及疏导亦将起到巨大作用，对城区扩容提质、促进区域协调发展都具有重要的意义。项目的实施对清远市实施“桥头堡”战略，建设“两区两城”，融入珠三角具有重要的先行作用。

图1　项目地理位置图

目前，清远中心城区跨越北江的共有4座桥梁，从西往东依次为清远大桥（北江一桥：80 m+90 m+ 80 m中承式拱桥）、北江大桥（北江二桥：8×70 m刚架拱桥）、凤城大桥（北江三桥：50 m+2×90 m+50 m连续刚构桥），还有正在施工的伦洲大桥（北江五桥：65 m+2×110 m+65 m连续梁桥）。

2　方案设计总体原则

北江四桥为该项目的控制工程之一，根据北江四桥桥位的实际情况，方案设计确定“主桥合理、先进，引桥经济、实用，全桥布置适当，协调美观”的设计总原则。

（1）路线的布设绕避高大建筑物，避免堤岸立墩，减少拆迁量，减少项目实施难度。

（2）服从清远市总体规划和中心区域公路网规划，与现有城市路网布局相协调，充分考虑该项目整体交通组织的影响，力求使该项目发挥最大综合效益，并为远期发展预留条件。

（3）应该重视对城市环境、城市景观、历史文物的保护，以及对路线方案选定必须充分考虑的各因素，尽量降低对城镇生活环境的影响，避免对城市景观、历史文物造成不可弥补的破坏。

（4）根据地形、工程地质和水文地质条件，相交河流的通航要求，合理选择桥位，尽量减小工程总造价，使该项目社会、经济效益合理。

（5）桥梁设计应满足新桥规提出的：技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，同时注重景观和环保。

（6）合理选择桥型，确保方案比选深度，以控制工程规模，不遗漏可行方案。

（7）注重景观设计，注重精心设计，全面提升桥涵设计水平。

3　方案设计制约因素

北江四桥为该项目的主要控制工程，如何确定合理的主桥方案是该项目的重点。根据北江四桥桥位的实际情况，北江四桥主要由征地拆迁、航道净空及河道水文、地质条件、景观要求决定。

（1）征地拆迁的影响：该项目两侧建筑物较密集，北江南侧路线两侧为新建高档小区（金海湾豪庭、信蓝湾豪庭）及洲心镇人民政府。为了减少南侧拆迁量，在规划线位的基础上，向北侧偏移约15 m，利用两侧小区之间的空地，尽量不造成拆迁。

（2）受桥下通航净空要求的影响：根据广东省发展和改革委员会《广东省内河航运发展规划》（2004.7），北江规划为内河Ⅲ级航道，通航净空为B×H=200 m×10 m，设计最高通航水位为17.85 m（黄海高程），设计最低通航水位为10.37 m（黄海高程）。

（3）北江堤岸以及防汛通道的影响：桥梁跨越堤岸应尽量满足堤防交通、防汛抢险、管理维修等要求，应采取补救措施，在桥址跨堤段上下游适当位置布置上下堤通道，净空不低于5 m。桥梁跨越护堤公路（沿江东路、北江一路）处必须满足净空不低于5.0 m的要求。跨堤桥墩应尽量避开大堤的范围。

（4）桥址水文状况及防洪的影响：桥位处北江水道水面宽约800 m，桥区河段呈S形。新建桥梁应尽量与水道垂直，以最短的距离跨越水道。桥墩轴向布置要基本顺水流方向。河道水位深度不大，应水利部门的要求，水中引桥应尽量采用较大跨径跨越，以减少桥墩对洪水的阻挡作用，并降低水中基础施工的难度。

（5）环保的影响：应重视采用成熟、可靠的桥型和相应的施工方案，避免污染水质、破坏环境。

（6）城市景观影响：为提升城市形象和城市品位，市政府高度重视北江四桥建设，要求按照城市新中轴线和新城市地标建筑进行定位建设，对大桥方案提出了更高的景观设计要求。

（7）地质条件的影响：场区的不良地质现象主要为岩溶。场区揭露基岩有可溶石灰岩，岩溶发育。部分地段的溶洞存在相连通的可能，其对桥梁桩基稳定性非常不利。

4　方案比较研究

清远素有“珠三角后花园”的美誉，更有着丰富的历史文化底蕴。清远市北江四桥位于三桥和五桥之间，距两座桥均为2.2 km，地理位置十分重要，是清远市区新的城市景观中轴线。北江四桥建成后，将省职教基地和佛清从高速紧密的连接起来，对北江两岸及新旧城之间的交通分流及疏导亦将起到巨大作用，对城区扩容提质、促进区域协调发展都具有重要的意义。

桥梁建筑与周边地区有机协调，对塑造城市整体形象和地域特征具有极为重要的作用。北江四桥作为清远市的标志性建筑在满足功能和结构的条件下，应充分强调景观性，使桥梁与城市的自然环境和谐。因此主桥桥型需要与清远市的城市特点相符，应力争创造出文化的桥梁、科技的桥梁和现代的桥梁。

北江四桥位于清远市城市景观中轴线上，是北江两岸的重要联系通道，按照市政府的工作部署，清远市城乡规划局组织了广州市市政工程设计研究总院进行四桥规划方案设计，各方案情况见表1。

表1　方案设计各桥型方案一览表

目前，清远市跨北江桥梁中以拱桥、梁桥为主，景观效果一般，无斜拉桥桥型，而本案桥址处水面开阔，北岸以村落、农田为主，南岸为矮层洋房，均无高耸的建筑构造物。

2012年6月，清远市城乡规划局组织召开了清远市北江四桥桥型设计方案专家评审会，斜拉桥方案在技术成熟、施工难度、景观效果等方面均具有优势，选择主跨100 m+218 m+100 m、桥塔高59 m、桥宽34 m的双索面拱形塔斜拉桥（即表中方案六）为北江四桥的方案。

在方案深化过程中，考虑到桥型方案的施工困难，且拱形的网状空间容易带来压抑的行车感受，人行道两侧的拉索亦使行人观景视线受阻，因此提出了5个桥型比选方案，见表2。

清远市城乡规划局最终确定主桥方案为100 m+ 218 m+100 m双塔单索面斜拉桥（即表2中方案一），桥宽43m。

表2　深化设计各桥型方案一览表

图2　北江四桥主桥桥型图（单位：m）

5　主桥结构选型

北江四桥南端连接清辉路南段，穿过两个大型楼盘，上跨北江一路后，往北跨越北江和沿江东路后，下地后与清辉路北段连接。主桥跨径主要控制因素有北江的航道位置、航道等级和南、北岸堤岸道路。

对跨越河流主桥墩位的选择，不仅是基础设计的问题，也是总体设计中的一项重要内容。已建成的和正在建的一些工程实践表明：墩位的选择是确定主跨跨径大小、主孔与边孔分配的重要条件，其合理性直接影响整个工程的造价、施工工期和长期使用安全。在技术经济条件许可的情况下，通常增大主跨的跨径，尽可能将全部主墩放在岸上或浅水区域。图2为北江四桥主桥桥型图。

桥跨布置为：6×30 m+8×50 m+（100+218+ 100）m+3×50 m+2×47 m+9×30 m，桥梁全长1 512 m。主桥100 m+218m+100 m采用双塔单索面斜拉桥。两岸引桥均采用预应力混凝土现浇箱梁，水中段跨径为47 m、50 m，陆上段跨径为30 m。

主桥标准段：全宽43 m，桥面布置为0.5 m外挂花槽带+4.05 m人行道+2.5m非机动车道+1.2 m侧绿化带和防撞墙+11.0 m车行道+4.5 m拉索区+ 11.0 m车行道+1.2 m侧绿化带和防撞墙+2.5 m非机动车道+4.05 m人行道+0.5 m外挂花槽带。

主桥桥塔处加宽段：全宽47 m，两侧人行道加宽至6.05 m。

箱梁断面示意见图3、图4。

图3　混凝土箱梁横断面图（单位：cm）

图4　钢箱梁横断面图（单位：cm）

主桥主梁结构型式的选取，应从施工的难易、施工工期控制、工程投资、桥下行洪条件以及主桥结构型式的搭配、景观效果等面考虑。

通过比较钢箱梁及预应力混凝土箱梁两种主梁结构型式，因钢箱梁具有施工周期短、横向受力合理、施工安全可靠、外形轻盈、景观效果好等特点，建成后线形标准高，社会效益优。经过经济、技术标准比较，并充分考虑社会效益、环保、工期、泄洪、地形地貌等综合因素后，推荐采用钢箱梁为主桥主梁结构方案。

6　结　论

清远市北江四桥位于北江三桥和北江五桥之间，距两座桥均为2.2 km，地理位置十分重要，是清远市区新的城市景观中轴线和新地标。总体方案技术研究综合考虑征地拆迁、航道净空及河道水文、地质条件、城市景观要求等制约因素，详细介绍北江四桥的方案研究过程和主桥结构选型。根据该桥的结构受力特点，经过经济、技术标准比较，并充分考虑社会效益、环保、工期、泄洪、地形地貌等综合因素后，推荐采用混合梁为主桥主梁结构型式，主梁结构在桥塔范围采用混凝土主梁，其余位置采用钢箱梁。

［1］王欣，吴平，姜金斌.超宽断面单索面部分斜拉桥的设计总结［J］.山西建筑，？2010，？36（27）:342-344.

［2］吴迅，董浩.超宽单索面组合梁斜拉桥桥面板横向应力研究［J］.石家庄铁道学院学报：自然科学报，2009，22（4）:20-24.

［3］曾勇，黄康，王茂强，谭红梅.超宽主梁的局部应力分析［J］.武汉理工大学学报2012（36）:25-28.

［4］沈建钢，丁立新，张秀华，等.宽幅独塔单索面不对称斜拉桥设计［J］.南京市政，2006（1）:27-30.

［5］彭爱勤，罗旗帜，陈玉骥.单索面矮塔斜拉桥宽幅箱梁施工阶段的剪力滞效应［J］.佛山科学技术学院学报:自然科学版，2011，29（6）:28-33.

［6］孙文会.单索面宽幅矮塔斜拉桥受力特性研究［D］.武汉:武汉理工大学，2010.

［7］广州市市政工程设计研究院.清远市北江四桥工程初步设计［R］.广州：广州市市政工程设计研究院，2015.

U442

B

1009-7716（2016）06-0069-04

2016-04-07

欧键灵（1976-），男，广东清远人，高级工程师，从事路桥设计与研究工作。