东坑湾大桥主桥设计浅述

王 迎

（四川西南交大土木工程设计有限公司厦门分公司，福建 厦门 361000）

1 工程概况

东坑湾大桥位于厦门市翔安西路（海翔大道～翔安南路段）道路工程上跨东坑湾处，东坑湾处水域宽约840m，现状多为池塘及虾池，规划为港湾水域，规划预留两个45m 宽Ⅳ级航道。本桥桥跨组合：3×(3×40)m+(40+2×60+40)m +3×(3×40)m+(4×40)m，桥梁全长1087m，是本道路项目设计的重要节点。

2 桥位选择

本项目桥位设置综合两方面因素考虑：一是桥长跨湾最短，由图1可见，方案一、二、三基本均设置在规划湾区水域宽度最窄的位置，差异不大；二是桥梁服从翔安西路整体平面线形走向，方案三路线指标较高且基本避开了沿线的房屋拆迁、大的水系和坟墓群等控制物，基本未碰生态控制红线。经过多次会议讨论和审议，最终确定平面方案三作为翔安西路的推荐方案，即批复修规的平面方案。

图1:翔安西路平面线形示意

3 大桥纵断面方案比选

根据规划地铁轨道交通4 号线布置于本项目路幅中间，目前处于施工图设计阶段。

方案一（图中虚线）：从区府大道后以2.8%坡率爬坡再以0.3%坡率继续上坡过桥梁南岸最高点后沿地形下坡，利于道路排水，与地铁轨道4 号线纵面上为上下交错。可见南岸桥台与4 号线不处同一平台高差3.5m。优点：翔安西路纵断面较为平顺；缺点：过东坑湾段与轨道4 号线交错并行纵向上景观性较差。

方案二（图中红色实线）：结合轨道交通4 号线纵坡要求，翔安西路以3.0%坡率爬坡后与轨道4 号线并行，翔安西路桥面标高与4 号线桥面标高齐平，与轨面相差55cm，南岸桥台与轨道4 号线一致。优点：利于轨道4 号线拉坡，景观性稍好；缺点：南岸桥头下坡后又爬坡纵断面的起伏较大，未能与地形匹配，纵断凹点位于挖方处不利于排水。

图2:东坑湾大桥平面线形示意

最终鉴于轨道交通4 号线纵坡和景观性考虑，要求本桥与之等高等跨布置，所以方案二更符合要求。

4 东坑湾主桥方案

东坑湾大桥全长1087m,其中两侧引桥共887m,均设置为40m 等跨结构，共计7 联连续梁，其中120m 联6 个，160m 联1 个。

鉴于东坑湾大桥的特殊地理位置，西侧是斜拉桥，桥型要与之协调不能过于简单，中间为4 号线铁路桥，桥面以上不能设置承重结构，排除了上承式类型的桥型，比如斜拉桥、上承式拱桥等，所以本次设计针对东坑湾大桥主桥提出两套方案如下：

方案一： (40+2×60+40)m 空腹式拱形连续梁桥（跨径及孔径线与轨道交通4号线主桥一致），长200m。本方案单幅桥宽18m，全桥共2 幅桥。单幅桥横向布置为：+3m（人行道）+2.5m（非机动车道）+0.5m（防撞护栏）+11.5m（机动车道）+0.5m（防撞护栏）=18m。下部结构主墩采用梯形实体墩，基础为承台接群桩基础。

图3:东坑湾主桥方案一(40+2×60+40)m 空腹式拱形连续梁桥

方案二： (40+2×60+40)m 变截面连续梁（跨径及孔径线与轨道交通4 号线主桥一致），长200m。下部结构主墩采用花瓶墩，基础为承台接群桩基础。

5 主要技术标准

（1）设计荷载：城-A级，非机动车、人群荷载：按《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）取值。

（2）抗震烈度：地震动峰值加速度0.15g，地震基本烈度Ⅶ度，抗震设防类别为丙类，抗震设防措施等级为8度；

（3）桥梁结构设计安全等级：一级；

（4）环境类别：Ⅲ类；

（5）设计基准期：100年；

（6）净空高度：机动车道≥5m，人行、非机动车道≥2.5m

6 主桥方案经济比选

6.1 结构形式及受力特点：

从横断面形式看两种方案的梁横截面均为单箱双室箱梁，拱腿处横截面为顶板没有悬臂的单箱两室结构，同样的截面积下箱室结构能获得更大的抗弯惯矩同时抗扭刚度也较大。

从桥梁体系的角度来看，本项目的方案二是常用的变截面连续梁，结构形式属于梁式结构，依靠梁的抗弯能力承载，对于主桥孔大于边跨的不等跨布置，变截面箱梁结构为常用的选择，贴合不等跨连续梁的受力特点。

而本项目方案一采用空腹式拱形连续梁方案，结构形式属于梁拱组合体系，梁的受弯与拱的承压共同受力。梁拱结合处梁高4.53m，跨中梁高2.3m；顶板厚30cm，梁拱结合处箱梁顶板加厚至60cm，底板厚从跨中至根部由30cm 变化为100cm，变化段长250cm；腹板从跨中至根部由50cm 变化为70cm；箱梁高度按半径R=26.204m的圆曲线变化。箱梁顶板横向宽18m，底宽12m，翼缘悬臂长3m。主墩墩顶节段长40m 并设置临时铰和后浇带，每个 “T”纵向对称划分为1 个节段，每个梁段长均为9m。中跨合龙段长为2m，边跨现浇段长为10.92m。梁拱结合部设厚2m 的横梁，中跨跨中设一道厚0.3m 的横隔板，边跨梁端设一道厚1.5m 的横梁。主桥上部构造采用预应力结构，纵向按全预应力混凝土构件设计。纵向预应力钢束采用大吨位群锚体系；顶板横向预应力钢束采用扁锚体系；竖向预应力采用精轧螺纹钢筋。

拱形连续梁的主梁在恒活载作用下正负弯矩较连续梁桥大幅减小,结构刚度也更大，这与拱的共同参与受力密不可分，而矢跨比是影响拱的受力情况的主要因素，矢高越大梁中正弯矩越小，但支点处负弯矩越大，此方案拱圈选取R=26.204m的圆曲线，既满足通航净空要求限制，又满足受力要求。

6.2 立面效果

由于受轨道4 号桥高度的因素控制，本桥的桥梁高度已定，在相同的桥梁高度下，拱形连续梁结构比变截面连续箱梁结构建筑容许高度要大，对于主桥孔需通航的要求来说，拱形连续梁的桥下净空要比变截面连续梁小的多，使之立面景观效果更好，在满足通航净空的要求及受力的情况下，方案一拱圈弧度较大，拱脚较高，主墩造型与拱脚T 形部分尽量协调，而空腹部分空间较大，立面效果犹如三只展翅的海鸟一背起纤薄的主梁,此方案也与西侧的马新大桥（斜拉桥）交相辉映。

方案二中的变截面连续梁立面线形在宽阔的水面上也较美观，但立面层次感较弱，景观效果不如空腹式拱形连续梁，与港湾片区高端休闲的定位稍显不搭。 6.3 施工难度

东坑湾大桥计划施工时，规划海域还未形成，现状的鱼塘只需做一般排水处理换填即可搭支架开始施工，唯一难点是轨道4 号线位于两幅桥梁中间，桩基施工时需对铁路桥进行沉降监测，做好扰动预案。对比两种桥型方案，施工均采用满堂支架，拱形连续梁施工工序稍显复杂，上部结构需先进行拱脚的T 形部分现浇，然后再在拱腿上搭支架现浇桥面箱梁，最后再浇筑跨中梁段。相比于方案二，支架搭设需分两次进行，预应力张拉端较多，施工周期稍长，但施工工艺比较简单，与普通连续梁差异不大

图4:拱形连续梁支点处施工示意

普通的连续箱梁施工仅需一次性支架装配完毕，施工周期较前者稍短。 6.4 工程造价

根据本项目预算，拱形连续梁方案建安费7900 万元，变截面连续箱梁建安费为6000 万元，其中施工措施费占比约10%～12%。

后期保养维护费用，拱形梁桥稍高于变截面梁桥，但均比较节省。

7 总结

很显然在区域规划的定位上，东坑湾大桥的景观性是主要考量的因素，综合对比受力特点，拱形连续梁优于变截面连续梁，至于施工难度和工程造价等因素，劣势不明显，综合考量，本设计施工图阶段采用了拱形连续梁方案。