嘉定新城北水湾大桥设计简介

李 忠 忠

(同济大学，上海 200092)



嘉定新城北水湾大桥设计简介

李 忠 忠

(同济大学，上海 200092)

介绍了嘉定新城北水湾大桥设计的主要技术标准，结合该桥的桥型方案，从主拱、主梁、人行桥、吊杆、基础五方面，阐述了其结构设计措施，使该桥梁的设计达到了美观性、安全性及耐久性的要求。

桥梁，结构设计，主拱，主梁，吊杆

0 引言

随着国内经济发展和生活水平提高，人们对桥梁景观的要求越来越高，原来大量采用的普通梁桥已越来越不能满足要求。拱结构以其美丽的弧线外形，在城市景观中越来越多的被采用。论文对下承式斜跨钢拱桥设计方面进行了论述，有着较大的工程实践应用价值和社会价值。

1 工程概况

本工程位于嘉定新城北水湾，是平城路跨越横沥河的一座桥梁。北水湾作为嘉定新城主城区的副中心，将建设成为以精品居住功能为主导，以商务、休闲、科研文化创业为主要特色，既与老城区的功能互为补充，又辐射嘉定工业区(北区)和嘉定北部地区的多功能、综合性的现代化城区。由于本工程桥位处于北水湾中心区域，桥梁景观要求凸显，经过充分论证研究，最终主桥采用下承式斜跨钢拱桥结构，主梁跨径89 m，桥宽25 m，路线南侧设置2.5 m宽人行桥。引桥宽24 m，采用简支空心板梁，西岸引桥跨径为2×20 m，东岸引桥跨径为3×18 m，全桥长183.84 m。

2 主要技术标准

1)道路等级：城市支路，设计车速30 km/h。2)设计荷载：公路—Ⅱ级，人群荷载及非机动车按照《城市桥梁设计规范》取用。3)桥梁结构设计基准期：100年。4)航道要求：横沥河为Ⅵ级航道，通航净空H=4.5 m，通航净宽B=22 m。5)抗震设计：桥梁抗震设防类别为C类，抗震设防烈度为7度，抗震设防措施等级为7度，地震动峰值加速度为0.10g，抗震重要性系数E1∶Ci=0.34，E2∶Ci=1.0。

3 桥型设计

本工程创造性的提出了“龙腾彩虹”的设计理念。路线南侧的人行桥蜿蜒曲折意为“龙”，主拱挺拔壮观意为“彩虹”。

与一般拱桥的拱梁平行布置不同，本桥拱与梁为斜跨布置，即拱脚分别位于主梁的西北侧和东南侧。主梁跨径89 m，桥宽25 m，桥梁位于R=608 m的平曲线上。主拱与主梁斜交28.6°，主拱跨径76 m，矢高38 m，矢跨比1/2。吊杆锚固于主梁外侧，共15对吊杆，由于主拱斜跨，两侧吊杆呈反对称布置，形成空间体系。另外，路线南侧设置2.5 m宽人行桥，人行桥东侧设置2根吊杆锚固于主拱，西侧与主梁外伸横梁连接(见图1，图2)。

4 结构设计

4.1 主拱

主拱采用箱形截面钢拱，截面尺寸由拱脚向拱顶一次线性变化，拱脚截面尺寸为3.2 m×2.8 m，拱顶截面尺寸为4.5 m×1.5 m。主拱顶、底板和腹板板厚均为30 mm，纵向加劲肋采用平钢板形式，加劲肋板厚22 mm，高300 mm。

由于主拱采用变截面，纵向加劲肋布置无法采用通长等间距形式。本次设计采用内侧加劲肋(顶、底板中间4道加劲肋，腹板中间2道加劲肋)固定间距，外侧加劲肋根据主拱截面尺寸调整间距或取消。

主拱横向加劲分为两种形式，按照吊杆锚固区范围以内和以外区分：

1)吊杆锚固区范围以外。沿拱轴线每隔2 m设置横向加劲肋，加劲肋板厚14 mm，径向布置。

2)吊杆锚固区范围以内。主梁吊杆在主拱上锚固间距为2 m(拱轴线曲线长度)，在吊杆锚固处设置2道横隔板，间距600 mm，板厚20 mm。为了使得吊杆力传递途径明确，横隔板与吊杆基本平行布置(除了ZS13～ZS15三根吊杆由于倾斜角度太大，横隔板采用铅垂布置)。

人行桥吊杆锚固处设置1道横隔板，板厚25 mm，横隔板与吊杆平行布置。

主拱与吊杆的连接采用耳板+销子的方式，即主拱设置锚拉板与吊杆锚具耳板通过销子连接。锚拉板由两块不同厚度、不同宽度钢板焊接形成，分别为耳板和锚板。耳板厚度及宽度与吊杆锚具型号匹配，锚板厚度根据受力决定，宽度为600 mm(主梁吊杆)和400 mm(人行桥吊杆)。锚板与主拱横隔板焊接，主梁吊杆处锚板夹在两块横隔板之间，形成工字形构件；人行桥吊杆处横隔板开槽，锚板插入并焊接。主拱拱脚及拱顶截面见图3，图4。

4.2 主梁

主梁采用扁平钢箱梁，正交异性桥面板，顶宽25 m，道路中心线处梁高1.8 m，钢箱梁顶面按照双向2%横坡布置，距道路中心线8.625 m范围内梁底做平，范围外底板按照10°水平角倾斜。

钢箱梁共设腹板2道，位于钢箱梁两侧，腹板高0.967 m，考虑到腹板直接与锚箱连接，受力复杂，局部应力较大，故板厚30 mm。钢箱梁通长设2道边纵隔板，距离道路中心线7.8 m，边纵隔板高1.614 m，板厚16 mm。在距离梁端约20 m的无索区范围设置中纵隔板，位于箱梁中心，中纵隔板高1.77 m，板厚16 mm。

顺桥向间隔4 m设置中横梁，位置与主梁锚箱对应。由于部分横梁需外伸与人行桥连接，故主梁中横梁分为2种形式：

1)一般中横梁。一般中横梁采用工字形截面，横隔板厚12 mm，横隔板与两侧腹板焊接。

2)外伸中横梁。外伸中横梁采用箱形截面，2块横隔板间距0.928 m，板厚12 mm，横隔板与两侧腹板焊接。外伸横梁高0.821 m，顶、底板厚14 mm，腹板厚12 mm，腹板位置与主梁横隔板对应，与主梁腹板焊接。

另外，由于钢箱梁斜交18.6°，故端头需设置短横隔板，板厚12 mm。钢箱梁两侧端横梁采用工字形截面，横隔板厚25 mm。

钢箱梁顶板厚度为16 mm，纵向加劲肋基本采用U形肋形式，U形肋高度为280 mm，宽度300 mm，钢板壁厚8 mm，横向间距600 mm布置。仅在顶板两侧各设1道“L”形加劲，加劲高280 mm，翼缘宽100 mm，壁厚12 mm。钢箱梁底板厚度为14 mm，纵向加劲肋采用平钢板形式，高度为160 mm，钢板壁厚12 mm，横向间距400 mm～410 mm布置。在底板角点，横隔板位置设置角点加劲。

主梁在端横梁与边纵隔板交汇处设置4处竖向支承，采用双向活动球钢支座。

主梁顺桥向约束设置于P3主墩，主梁中纵隔板端部设置支承加劲板，顶紧于主墩盖梁对应位置的预埋钢板。主梁横桥向约束采用挡块形式，即主梁梁底设置钢挡块与盖梁支座垫石的预埋钢板之间顶紧。为了降低上述约束的摩擦力，钢板间设置四氟板和不锈钢板。

主梁北侧需设置压重，平衡主梁扭矩，因此北侧人行道采用实心截面，并用容重为35 kN/m3铁削混凝土填筑。同时，主梁两侧端部1 m范围内需设置混凝土压重。主梁1/2截面见图5。

4.3 人行桥

人行桥主桥跨径84.568 m，平面线形由2个直线段和2个圆曲线组成。

人行桥采用钢箱梁，正交异性桥面板，顶宽2.5 m，梁高1.2 m，钢箱梁顶、底板均做平。

人行桥钢箱梁共设腹板2道，位于钢箱梁两侧，板厚12 mm。人行桥设置2处锚箱，考虑到腹板直接与锚箱连接，受力复杂，局部应力较大，故锚箱两侧各500 mm范围内腹板板厚采用30 mm。

横向加劲位置除锚箱位置及与主梁外伸横梁连接处以外，其余均按照顺桥向间隔2 m设置，板厚10 mm。锚箱位置及与主梁外伸横梁连接处横隔板厚12 mm，端横梁横隔板厚20 mm。

钢箱梁顶、底板厚度均为14 mm，纵向加劲肋采用平钢板形式，高度为120 mm，钢板壁厚12 mm，横向间距300 mm布置。

人行桥在西侧端横梁处设置圆板橡胶支座，东侧端横梁处设置球钢支座，该支座容许顺桥向位移及三个方向的转角，仅限制横桥向位移。人行桥截面见图6。

4.4 吊杆

吊杆采用建筑工程用热铸锚吊杆，钢丝采用φ5 mm双层镀锌高强钢丝，钢丝强度等级为1 670 MPa。吊杆共采用4种型号的钢丝编束根数，分别是5-55，5-61，5-73，5-85，吊杆外热挤压黑色(内)和彩色(外)HDPE(两层)。吊杆上端为固定端，采用RM-Ⅲ型锚具与主拱耳板连接；下端为张拉端，采用RM-Ⅴ型锚具与锚箱连接。

4.5 基础

主拱承台长14.2 m，宽11.2 m，高4 m，由于西岸承台部分侵入河道范围，因此承台顶设置1.5 m×0.5 m倒角，确保承台顶面距离河岸边坡30 cm以上。承台设置拱座，拱座方向按照拱轴线布置，拱座截面考虑比主拱截面单侧宽25 cm设计。桩基采用D120 cm钻孔灌注桩，纵向5排，横向4排，单个基础共20根桩。桩基持力层选用⑧-2层粉质粘土、粉土互层。桩身设置声测管。

P2主墩采用墙式墩，墙身顶宽1.4 m，底宽1.8 m，承台长22.35 m，宽5.6 m，高2 m。桩基采用D80 cm钻孔灌注桩，顺桥向3排，横桥向6排，单个基础共18根桩。桩基持力层选用⑧-1层粉质粘土夹粉土。

P3主墩采用墙式墩，墙身顶宽1.4 m，底宽1.8 m，承台长27.1 m，宽5.6 m，高2 m。桩基采用D80 cm钻孔灌注桩，顺桥向3排，横桥向9排，单个基础共27根桩。桩基持力层选用⑧-1层粉质粘土夹粉土。

人行桥主墩采用柱式墩，立柱采用直径1.2 m圆形截面，承台长和宽均为3.6 m，高度1.5 m。桩基采用D80 cm钻孔灌注桩，双排桩布置，单个基础共4根桩。

5 结语

嘉定新城北水湾大桥创造性的提出了“龙腾彩虹”的设计理念，并因地制宜地采用了下承式斜跨钢拱桥结构，造型简洁、大气，桥梁建成后成为北水湾区域地标性建筑，取得了良好的社会效益，可为类似工程提供参考。

[1] 陈伟庆.斜拉索耳板锚固结构接触应力分析[J].铁道建筑技术，2003(6):21-23.

[2] 杨士金，唐虎翔.景观桥梁设计[M].上海：同济大学出版社，2003.

Brief introduction on Beishuiwan bridge design in new Jiading city

Li Zhongzhong

(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

The paper introduces major technological criteria of Beishuiwan bridge design in new Jiading city. Combining with the bridge style scheme, starting from five aspects of major arch, major beam, footbridge， boom and foundation, it describes it structural design measures, so as to meet the bridge design demands of beauty, safety and durability.

bridge, structural design, major arch, major beam, boom

1009-6825(2016)18-0140-03

2016-04-16

李忠忠(1980- )，男，高级工程师

U442

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