齊齊哈爾至甘南高速公路嫩江大橋橋型方案

張 劍(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

齊齊哈爾至甘南高速公路嫩江大橋橋型方案

張 劍(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

介紹了齊齊哈爾至甘南高速公路嫩江大橋初步設計所作的2種橋型方案，并推薦125m連續(xù)梁方案為本橋的推薦方案。

連續(xù)梁;矮塔斜拉橋

1 概述

齊甘高速嫩江大橋是齊齊哈爾地區(qū)橫跨嫩江最長的一座大橋，是通往內(nèi)蒙地區(qū)的重要通道，它的建設不但可以改善齊齊哈爾市與甘南縣的對外交通條件，縮短黑龍江與蒙東地區(qū)，尤其是齊齊哈爾與呼倫貝爾兩市間的時空距離，更可為區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)布局結構合理調(diào)整提供快捷、暢通、安全的公路運輸通道。

2 設計主要技術指標

(1)汽車荷載等級：公路-Ⅰ級。

(2)車道布置：雙向四車道。

(3)橋面縱橫坡：每幅單向橫坡為2.0%。

(4)溫度：-25.5～34℃，設計合攏溫度15℃。

(5)地震動峰值加速度系數(shù)：0.05 g。

(6)風力：冬季主導風向SSW，風速28 m/s，基本風壓強度600 Pa。

3 橋型方案

本次初步設計主橋橋型提出兩個方案，引橋橋型提出兩個方案。

推薦方案：3×30+12×(4×30)m預應力混凝土簡支轉連續(xù)箱梁+(75+2×125+75)m預應力混凝土連續(xù)梁(5×40)m預應力混凝土簡支轉連續(xù)箱梁，橋梁全長2 139.31 m。

比較方案3×30+12×(4×30)m預應力混凝土簡支轉連續(xù)T梁+(75+2×125+75)m矮塔斜拉橋+(5×40)m預應力混凝土簡支轉連續(xù)T梁，橋梁全長2 139.31 m。

本文僅對主跨橋型方案進行比較。

3.1 (75+2x125+75)m預應力混凝土連續(xù)梁方案

(1)橋型及總體布置。

橋跨布置為75 m(邊跨)+2×125 m(主跨)+75 m(邊跨)，邊跨與主跨的跨徑之比為0.60，主孔全長400 m，主橋總體布置滿足Ⅳ級航道單孔雙向的通航要求，并留有備用通航孔。

橋梁橫向全寬26 m，雙向共四車道。橋面橫向布置為0.5 m(防撞護欄)+11.5 m(車行道與路緣帶)+0.75 m(防撞護欄)+0.5 m+0.75 m(防撞護欄)+11.5 m(車行道與路緣帶)+0.5 m(防撞護欄)，車行道橫坡2.0%。

(2)上部結構。

上部結構采用變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁，單箱單室，主跨跨徑125 m，邊跨跨徑75 m。箱梁根部梁高7.3 m(高跨比1/17.1)，跨中梁高2.8 m(高跨比1/44.6)，梁高按二次拋物線變化。邊跨現(xiàn)澆段底板厚度由30 cm漸變至60 cm，再變化至90 cm，呈線性變化;懸臂澆筑梁段底板厚度由30 cm漸變至90 cm，呈二次拋物線變化。腹板厚度由50 cm漸變至60 cm，再由60 cm漸變至70 cm，頂板等厚28 cm。箱梁頂寬12.75 m，底寬6.25 m，懸臂端長3.25 m。箱梁施加三向預應力。在箱梁中支點、邊支點、主跨跨中合攏段設置橫隔板，板厚依次為200 cm、150 cm、40 cm。

箱梁混凝土強度等級為C55。箱梁縱向及橫向預應力鋼束采用Φs15.2預應力鋼絞線，豎向預應力鋼束采用高強精軋螺紋粗鋼筋。

3.2 (75+2x125+75)m矮塔斜拉橋方案

(1)橋型及總體布置。

本方案主橋的結構型式為三塔矮塔斜拉橋。

橋跨布置為75 m(邊跨)+2×125 m(主跨)+75 m(邊跨)，邊跨與主跨的跨徑之比為0.6，主孔全長400 m。主橋總體布置滿足Ⅳ級航道通航要求。

橋梁橫向全寬28～26 m，于主橋邊跨設置9.7 m長的橋寬漸變段，以與引橋平順銜接，雙向共四車道。橋面橫向布置為：0.5 m(防撞護欄)+11.5 m(車行道與路緣帶)+0.75 m(防撞護欄)+0.5～2.5 m(中央分隔帶及布索區(qū))+0.75 m(防撞護欄)+11.5 m(車行道與路緣帶)+0.5 m(防撞護欄)，車行道橫坡2.0%。

(2)上部結構。

矮塔斜拉橋采用一處橋塔處為塔墩梁固結，其余兩處橋塔為塔梁固結的體系，在橋墩上設置支座。主梁采用單箱3室箱形結構，梁高由4.48 m(高跨比1/27.9)按照二次拋物線漸變到2.58 m(高跨比1/48.4)。箱梁頂寬28 m，懸臂板長5 m，箱梁底寬由15.734 m漸變到17 m;兩外腹板為斜腹板，腹板斜率不變，厚50 cm;兩中間腹板為直腹板，厚40 cm;頂板厚度不變，邊室28 cm，中室45 cm;底板厚25～80 cm;邊室凈寬6.776 m，中室凈寬2.6 m，斜拉索錨固點布置在箱梁中室內(nèi)。主梁除支點處設橫隔板外，每根斜拉索錨固點處均設橫隔板，間距4 m，邊室橫隔板厚度為30 cm，中室橫隔板厚度為40 cm。主梁采用三向預應力結構。箱梁縱向及橫向預應力鋼束采用Φs15.2預應力鋼絞線，豎向預應力鋼束采用高強精軋螺紋粗鋼筋。

主橋共有三個索塔，布置在中央分隔帶上。索塔橋面以上高24.5 m，采用鋼筋混凝土獨柱實心矩形截面，順橋向長3 m，橫橋向寬2 m，布置在中央分隔帶上，并與主梁固接。此處橋梁內(nèi)側波形梁護欄需改為0.5 m寬的防撞護墻，以便放置索塔。塔身上部設鞍座，以便斜拉索通過。斜拉索橫橋向呈兩排布置，鞍座亦設兩排。

鞍座采用雙重鋼管結構形式，外管預埋于混凝土塔內(nèi)，內(nèi)管置于外管內(nèi)，斜拉索穿過內(nèi)管。在兩側出口處的斜拉索上設有索夾，以防止斜拉索滑動;內(nèi)、外管均與各自的鋼管座焊固，以防止內(nèi)外管相對滑動。為與斜拉索通過鞍座相適應，雙重管中段采用圓弧形，內(nèi)、外管圓弧段中心線彎曲半徑分別為3.020 m和3.028 m。

斜拉索為扇形單索面，雙排布置在中央分隔帶上，每個塔上設有9對18根斜拉索。斜拉索在主梁上縱向標準間距4 m，雙排橫向布置間距1 m，塔上豎向間距1 m。斜拉索在塔頂連續(xù)通過鞍座，兩側對稱錨于主梁。

斜拉索采用 31Φs15.2、34Φs15.2、37Φs15.2 三種規(guī)格的環(huán)氧全涂裝鋼絞線，fpk=1 860 MPa，由上至下的1#～3#采用37根，4#～6#采用34根，7#～9#采用 31根;位于索鞍處的鋼絞線為裸索，待施工完畢后，在內(nèi)鋼管灌注C60環(huán)氧樹脂砂漿。斜拉索采用多重防腐措施，單根環(huán)氧鋼絞線，外包單層PE，鋼絞線索外包HDPE套管。為增加橋梁美觀，可參考采用橘紅色或橘黃色等外套管。

4 綜合比較

主跨125 m連續(xù)梁方案：橋跨配孔比例比較協(xié)調(diào)，上下部結構尺寸配合得當，樸實簡潔;主跨兩孔125m滿足單孔雙向通航孔布設要求;主梁懸臂施工工藝成熟、簡單，有三個工作面同步開展上部施工，由于橋梁橫向采用上下行分幅的形式，故單個懸澆節(jié)段可略長，施工所需的掛籃噸位較小，施工控制難度較小，工期較短;單個施工季節(jié)完成主跨的合攏雖具有一定的難度，但通過合理地選擇開工時間仍然能夠在冬季到來之前實現(xiàn)主橋的合攏。盡管采取了較大的跨徑，但仍有主墩處于河道深水主槽范圍內(nèi)，橋墩基礎施工的難度較大;主橋與下游原綏滿公路齊齊哈爾嫩江大橋遙相呼應，與嫩江河灘地形和橋位附近地物相協(xié)調(diào);造價較高，但運營階段費用低。

主跨125 m矮塔斜拉橋方案：橋跨配孔比例比較協(xié)調(diào)，上下部結構尺寸配合得當，橋型新穎，富有現(xiàn)代感;能夠滿足單孔雙向通航的要求;國內(nèi)懸臂、掛索施工工藝較成熟。主橋雖有三個塔墩同步開展上部施工，但單個階段施工工序較多，預應力鋼束張拉順序要求細致、嚴格，省內(nèi)暫無此類橋型的施工經(jīng)驗，施工繁瑣，工期較長;雖然采取了較大的跨徑，但仍有主墩處于河道深水主槽范圍內(nèi)，橋墩基礎施工的難度較大;由于上部主梁為單箱三室的截面形式，截面面積較大，懸澆節(jié)段重量大，故施工所需的掛籃噸位大，增加了施工難度。橋型為部分斜拉體系，施工過程中需要在一定階段進行調(diào)索，施工控制要求精度高，難度大。運營期間斜拉索需進行必要的養(yǎng)護、維修甚至換索，造價高。

表2 主橋方案主要工程量及造價比較表

5 推薦橋型方案

通過對主橋兩個方案的優(yōu)缺點、主要工程量及造價的分析比較，主跨125 m的預應力混凝土連續(xù)箱梁橋無論在使用功能、景觀協(xié)調(diào)、施工條件、施工工期等方面，均有一定優(yōu)勢。該跨徑布置在同類橋型中屬較小跨徑，有成熟的設計、施工經(jīng)驗，施工設備極易取得;雖然預應力混凝土連續(xù)箱梁方案梁高與矮塔斜拉橋方案相比高，但由于通航凈空控制主橋高度，洪水標高控制引橋高度，故在本橋引橋較長的情況下，主橋梁高的降低并沒有明顯的降低橋梁造價和河灘路基的造價。采用預應力混凝土連續(xù)箱梁可以降低工程造價，且后期對橋梁部分的養(yǎng)護費用比矮塔斜拉橋小，可大幅降低成橋后的運營成本，尤其適用于本項目所在地區(qū)的經(jīng)濟情況，經(jīng)濟性合理，故將主跨125 m連續(xù)梁橋方案作為推薦方案。

U442

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1008-3383(2012)11-0141-02

2012-04-03