金凤桥桥型方案选择

郑建荣

（福建农林大学交通与土木工程学院 福州 350002）

1 前言

金凤桥位于仙游县鲤南镇金凤片区的中轴线，跨越木兰溪，河道宽度约165m，与高速公路出口仅1km，建成后将成为高速车流转市政车流的重要通道，是县城的东大门，同时结合仙港大道、木兰大道，使木兰两岸的鲤北片区、宝泉片区、鲤南片区连接更为紧密，过境交通也可以得到有效的解决。

本工程桥位处道路竖向标高与周围规划用地相差不大，且桥位与县道231、木兰大道交叉口较近。考虑到周边环境的特点，桥梁方案宜更好的融入周边的环境，不给周边环境造成负担，是比较符合此桥位情况的桥型方案。同时，沿木兰溪规划设置休闲景观带，因此该桥位处桥梁设计应造型优美，有一定的地域特色。

2 主要技术标准

桥位处平纵面线形与城市总体规划一致，桥梁标准断面布置如下：3.5m（人行道）+3.5m（非机动车道）+0.5m（机非分隔栏杆）+14.5m（机动车道）+0.5m（护栏）+2m（中央分隔带）+0.5m（护栏）+14.5m（机动车道）+0.5m（机非分隔栏杆）+3.5m（非机动车道）+3.5m（人行道），桥梁总宽47m。

主要设计标准：桥梁设计基准期为100年；桥梁设计安全等级：一级；桥梁设计荷载：汽车荷载：城-A级；抗震标准：地震基本烈度Ⅶ度，地震动峰值加速度0.10g。

3 主要桥型方案

3.1 上承式单箱双室变截面箱型拱

本方案采用上承式单箱双室变截面箱型拱，桥梁与河道正交，跨径布置为26+3×38+26m。

图1 上承式单箱双室变截面箱型拱

（1）桥孔设计

结合桥型设计、景观需求，桥梁采用五跨过河，与规划河道正交，跨径布置为26+3×38+26m。桥梁全长173m。

（2）桥型方案设计

主拱结构：本方案为上承式单箱双室变截面箱型拱，主拱拱轴线采用抛物线，拱脚处截面高1.5m，拱顶处截面高1.2m，矢跨比为1/7。主拱箱梁中腹板厚度采用45～75cm，边腹板厚度采用50～80cm；主拱箱梁顶、底板厚均为22cm。每个主拱圈均设置有五个横梁，除与腹拱交接处横梁厚度为1.2m外，其余厚度均为0.4m。与腹拱交接处横梁沿主拱拱轴线径向设置，其余横梁作竖向布置。

主拱劲性骨架：采用空间桁拱体系，由上弦杆、下弦杆、腹杆、平联及加劲构件组成。弦杆采用无缝钢管，腹杆采用等边角钢，平联采用不等边角钢。腹杆、横联与弦杆采用节点板连接，并在连接位置横断面上设置加劲板，所有构件均采用焊接方式连接。

劲性骨架由6根弦杆（3根上弦杆、3根下弦杆）、直腹杆、斜腹杆、平联横撑和斜撑通过节点板焊接成桁拱结构，在平联、直腹杆与弦杆，相交位置设置加劲板；在主拱横隔处及合拢段直腹杆处设置横联加强横向联系，其余区段横联大致按纵向间距4.5m设置一道；在主墩1/4跨径范围内加厚弦杆壁厚。截面高由拱座处1.4m变化至跨中1m，矢跨比及拱轴线方程与主拱混凝土结构保持一致。

拱脚：采用实心混凝土断面，便于拱座装置及相关预埋件的设置，有效地避免拱座装置及相关预埋件与主拱普通钢筋的冲突。

3.2 塔梁固接式斜塔悬索桥

本方案为塔梁固接式斜塔悬索桥，桥梁与河道正交。主桥跨径78m，左右引桥各采用2跨20mPC简支空心板梁，桥梁全长173m。

图2 塔梁固接式斜塔悬索桥

（1）桥孔设计

结合桥型设计、景观需求，桥梁采用五跨过河，与规划河道正交，主桥跨径78m，左右引桥各采用2跨20mPC简支空心板梁，桥梁全长173m。

（2）桥型方案设计

上部结构：主桥上部结构采用塔梁固接的斜塔无背索悬索桥，主跨78m。引桥左右各采用2跨20mPC简支空心板梁，高0.95m。

主桥主梁：主梁为钢筋混凝土带悬臂的箱梁，单箱六室，梁高2.70m，箱梁顶设2.0%横坡，每隔5m设置一道横梁，横梁宽度0.4m。

索塔：塔高12m，在立面上向外倾斜27°，在横向向外倾斜10°。索塔采用双柱式索塔，为钢筋混凝土结构，并与主梁固接，塔柱内设劲性钢骨架。

主缆：全桥主缆共2根，采用冷铸锚锚固体系，冷铸锚头现场铸造，主缆直接锚固于塔顶，依靠塔身自重来平衡主缆的拉力。

吊杆：全桥吊杆共13对，吊杆间距5.0m，立面线形方向与塔保持平行，向两边倾斜27°，采用φ5.1的镀锌高强钢丝，标准强度1670MPa。吊杆采用单根成品钢丝索，外包PE保护套，上端用冷铸锚锚固体系，下端用吊杆锚锚固体系。吊杆上端与索夹采用耳板销接，下端与梁体为吊杆锚锚固，张拉端设在梁底。

3.3 变截面预应力混凝土连续梁桥

本方案为变截面预应力混凝土连续梁桥，桥梁与河道正交。主桥跨径布置为5×33m一联，桥梁全长173m。

（1）桥孔设计

结合桥型设计、景观需求，桥梁采用变截面预应力混凝土连续梁，与规划河道正交，主桥跨径布置为5×33m一联，桥梁全长173m。

（2）桥型方案设计

上部结构：采用5孔33m变截面预应力连续箱梁桥，长度165m。桥梁采用单箱三室断面，跨中梁高为1.4m，端部梁高为3.3m。施工方案采用支架现浇。

下部结构：结构的重量及荷载通过支座传递给下部结构，每个桥墩设两个立柱，立柱截面四周采用梅花形的截面形式。每个桥墩基础采用4根φ2m钻孔灌注桩接承台，承台顶面低于常水位1m，厚2m。

图3 变截面预应力混凝土连续梁桥

4 桥型方案比选

4.1 上承式单箱双室变截面箱型拱桥

桥梁主体设计方案为一座五孔上承式单箱双室变截面箱型拱桥，主拱高度以曲线变化，与上部梁的梁高曲线完美融合在一起，并与水体遥相呼应，相互衬托。主桥设置了腹拱与主拱一一对应，错落有致，凸显现代刚劲之美。

4.2 塔梁固接式斜塔悬索桥

桥梁方案为主跨78m塔梁固接式斜塔悬索桥，属于新颖结构，突出了后现代主义风格的简洁大气。斜塔和斜吊杆的使用使得整座桥梁看起来活泼灵动，空间斜塔及塔梁的固接使得无背索的设计在理论上得以实现，也使得整座桥梁看起来更加简洁、现代，相对较矮的塔（约12m）不仅排除了其对片区周围高层建筑喧宾夺主之嫌，而且还紧扣了这座城市亲水的文化精神。此方案简洁而不失现代，很好的把新老城区结合在一起，也不失为有竞争力的方案。

4.3 变截面预应力连续箱梁桥

桥梁方案为一座五跨变截面预应力混凝土连续梁桥，桥梁弧线优美轻柔、古朴大方。线型舒展优雅，简洁而富有变化。桥梁通过古典、优雅的造型，流线的桥身，烘托典雅的气势，营造古典韵味的桥梁景观。优美的弧线形体感和纯净清新的色彩，壁立水中，安静而不张扬与两岸绿化融为一体，浑然天成。珠圆玉润的桥体形态，融桥于景，和谐自然。

4.4 桥梁方案比选结论

根据以上各方案的论述对比，各个桥型方案的优缺点列于表1。

表1

由表1可见，综合比较各个方案的特点，方案一造型优美、壮观，与周围环境协调，可成为仙游金凤片区内的亮丽一景。桥梁结构和跨径布置协调，景观效果好，施工工艺成熟，施工质量易保证。建议采用方案一上承式单箱双室变截面箱型拱桥作为推荐方案。