武漢泥江湖大橋設(shè)計

宋先進(jìn)，魏順波

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司武漢公司，湖北 武漢 430000）

1 工程概況

泥江湖大橋為武漢市東西湖區(qū)金銀湖環(huán)湖路的一座下承式拱梁組合橋，跨越金銀湖湖汊，跨徑31 m+90 m+31 m，全長167.24 m，見圖1。主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，梁內(nèi)設(shè)系桿。橋梁左、右側(cè)均設(shè)主拱、副拱，主拱外傾，傾斜角度22.5°；副拱內(nèi)傾，傾斜角度亦為22.5°。主拱、副拱均采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)。橋面變寬，橋臺處橋?qū)?3.492 m，跨中最寬處橋?qū)?4.5 m。

本橋位于東西湖區(qū)金銀湖環(huán)湖路，景觀功能突出，為東西湖區(qū)標(biāo)志性景觀橋梁。

2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

道路等級為公路二級兼城市次干路；設(shè)計車速50 km/h；設(shè)計荷載為公路—I級兼城—A級，人群荷載3.5 kPa；跨中橋?qū)挘?×[4.25 m（外側(cè)吊桿區(qū)）+3 m（人行道）+4.0 m（非機(jī)動車道）+3.5 m（結(jié)構(gòu)區(qū)）+0.5 m（防撞護(hù)欄）+12 m（車行道）]=54.5 m；橋臺前墻橋?qū)?2×[5.246 m（人行道）+4.0 m（非機(jī)動車道）+0.5 m（防撞護(hù)欄）+12 m（車行道）]=43.492 m。

3 方案研究

3.1 景觀研究

本橋橋型為非常規(guī)拱梁組合體系橋，橋面兩側(cè)各有一對主、副拱肋，其中主拱外傾、副拱內(nèi)傾，傾斜的拱肋豐富了橋面空間，配以傾斜的吊桿，使其無論從何角度看，均像一只展翅的鯤鵬。動感十足、簡潔大氣，表現(xiàn)出極強(qiáng)的現(xiàn)代氣息，見圖2。

3.2 施工方案研究

橋梁所跨徑河常水位下水深較淺，通常小于2 m，便于筑島圍堰，因此主梁采用鋼管樁+貝雷梁上澆筑施工的方案，主拱及副拱采用分段吊裝的施工方式。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 主梁

主梁采用混凝土箱梁，主跨跨中箱梁中心梁高2.5 m，在靠近P1、P2橋墩處26 m范圍內(nèi)梁高由2.5 m漸變至4.0 m。與主跨相鄰的邊跨箱梁也采用變高度設(shè)計，梁高由4 m漸變至2 m。梁高均按照二次拋物線變化。

主梁斷面采用單箱四室截面，底板寬度23 m，頂板寬度由43.5 m漸變至54.5 m，通過頂板寬度變化實現(xiàn)，見圖3。箱梁頂板厚0.28 m，腹板厚度0.6 m，底板厚度0.22 m。橋臺處的橫梁順橋向?qū)挾葹?.5 m，P1、P2橋墩橫梁寬度3 m。在靠近邊支點(diǎn)橫梁實體段兩側(cè)腹板由60 cm加厚至80 cm，在靠近中支點(diǎn)橫梁實體段兩側(cè)腹板由60 cm加厚至110 cm。

沿橋縱向設(shè)置橫隔梁，以支撐橋面板。邊跨段橫隔梁縱向間隔5 m左右，橫隔梁的外側(cè)懸臂端高度為100 cm，從腹板外側(cè)8 m長度開始直線變高，與腹板相接處高度為177 cm；跨中段橫隔梁間距與吊桿間距匹配為6 m左右，橫隔梁的端部梁高同樣采用100 cm，與腹板相接處高度為227 cm。由于橋面變寬設(shè)計，橫隔梁端部的等高段長度也相應(yīng)變化。在橫隔梁的端部設(shè)置裝飾板，提高結(jié)構(gòu)景觀效果。擋板為弧形，采用不銹鋼材料。為滿足施工要求，箱內(nèi)橫隔梁均設(shè)置人孔。

主拱吊桿的梁端錨塊設(shè)置在腹板與橫隔板相交處，順橋向?qū)挾葹? m。

主拱、副拱拱座均為一實心混凝土結(jié)構(gòu)，頂面分別與鋼拱相接，底面與主梁中橫梁相連。在拱座底部設(shè)置豎向支承。

圖1 橋型布置（單位：cm）

圖2 泥江湖大橋效果圖

4.2 鋼拱

4.2.1 主拱

主拱采用倒梯形截面拱，頂寬2.0 m，底寬1.4 m，高1.8 m。拱軸線為二次拋物線，拱矢高約32.335 8 m（投影到正立面高度），跨度90 m，投影面矢跨比約為1/2.783；拱面內(nèi)矢高約35 m，面內(nèi)矢跨比約為1/2.571，傾斜角度22.5°，見圖4。根據(jù)各段受力情況分別采用 24 mm、30 mm、40 mm、50 mm 厚鋼板。

拱肋沿著水平線，分為11個節(jié)段。單肋最重節(jié)段為31 t。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段內(nèi)設(shè)3～4道橫隔板?？v向加勁板肋在吊桿隔板處與其焊接連接，而在普通隔板處則穿過所設(shè)的“V”型口不與隔板連接。節(jié)段內(nèi)吊桿延長線通過截面質(zhì)心，錨墊板通過承壓板座在外徑為325 mm，壁厚32 mm的錨管上。

4.2.2 副拱

副拱采用倒梯形截面拱，頂寬1.4 m，底寬1.0 m，高1.4 m。拱軸線為二次拋物線，拱矢高約11.086 5 m（投影到正立面高度），跨度150 m，投影面矢跨比約為1/13.529 9；拱面內(nèi)矢高約12 m，面內(nèi)矢跨比約為1/12.5，傾斜角度22.5°，見圖5。根據(jù)各段受力情況分別采用30 mm、40 mm厚鋼板。

拱肋沿著水平線，分為15個節(jié)段。單肋最重節(jié)段為23.0 t。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段內(nèi)設(shè)3～5道橫隔板?？v向加勁板肋在吊桿隔板處與其焊接連接，而在普通隔板處則穿過所設(shè)的“V”型口不與隔板連接。節(jié)段內(nèi)吊桿延長線通過截面質(zhì)心，吊耳與底板和腹板間為熔透等強(qiáng)焊接。

4.2.3 鋼混接頭

鋼拱固結(jié)于拱座上，與混凝土拱座的連接采用鋼混凝土結(jié)合段的方式。在鋼混凝土接頭處，主、副拱S0節(jié)段鋼結(jié)構(gòu)伸入拱座混凝土內(nèi)約2 m，采用PBL剪力鍵與混凝土相連接。為增加鋼混結(jié)合段處的剛度、可靠性以及平衡拱腳處的彎矩，鋼拱錨座四周設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線，通過施加預(yù)應(yīng)力的方式使混凝土拱座內(nèi)均勻受壓。

4.3 吊桿

本橋共設(shè)置14對主拱吊桿、12對副拱吊桿。吊桿沿橋軸水平向吊點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)中心距為6 m左右，關(guān)于橋梁中心對稱布置，均采用單吊桿。吊桿采用HDPE護(hù)套平行鋼絲索，主拱吊桿上端為冷鑄錨頭，下端為可張拉式冷鑄錨頭。副拱吊桿上、下端均采用冷鑄錨連接穿銷式鉸板形式。主、副拱吊桿均在梁端進(jìn)行單端張拉。主拱吊桿分別錨固在主拱隔板以及梁端錨塊上，副拱吊桿分別錨固在副拱端和人行道橫梁的耳板上?？紤]到疲勞、吊裝、及可更換性，吊桿設(shè)計安全系數(shù)大于3.0。

圖3 主梁構(gòu)造 (單位：cm)

4.4 系桿

本橋主拱系桿索、副拱系桿索均布置在主梁橋面橫梁下方。系桿索采用高強(qiáng)低松馳鋼絞線成品拉索（外包PE防護(hù)套），系桿索規(guī)格為15-37型。主拱系桿索每個拱肋設(shè)置4根，錨固在主拱下拱座端部。副拱系桿索每個拱肋設(shè)置2根，錨固在副拱拱座端部。鋼絞線系桿索安全系數(shù)大于2.5。

5 結(jié)語

泥江湖橋造型獨(dú)特、景觀優(yōu)美，它采用復(fù)式拱肋，通過主拱、副拱不同方向的傾斜方式，營造出極為優(yōu)美的橋梁型式，其拱肋布置、吊桿、主梁、系桿構(gòu)造可為類似橋梁建設(shè)提供借鑒。該橋于2016年7月建成通車，運(yùn)營以來，情況良好。

圖4 主拱構(gòu)造 (單位：mm)

圖5 副拱構(gòu)造 (單位：mm)