蕪湖九華路中江橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

冷金榮

(同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司)

1 工程概況

蕪申運(yùn)河原稱蕪太運(yùn)河，位于長(zhǎng)江三角洲河網(wǎng)地區(qū)，橫跨安徽、江蘇、上海兩省一市，是長(zhǎng)江三角洲地區(qū)高等級(jí)航道網(wǎng)“兩縱六橫”中的第四橫，其安徽段也是安徽省航道主骨架“兩干三支”中的“一支”，青弋江市區(qū)段規(guī)劃為蕪申運(yùn)河的一部分。

九華路為穿越蕪湖中心城區(qū)的最重要的一條南北走向道路，其跨越青弋江的中江橋?yàn)闇贤ㄇ噙媳眱砂兜闹匾?jié)點(diǎn)，根據(jù)蕪申運(yùn)河整治要求，青弋江由現(xiàn)狀Ⅴ級(jí)航道升級(jí)為規(guī)劃Ⅲ級(jí)航道，現(xiàn)狀中江橋老橋因不滿足規(guī)劃航道要求，需要對(duì)其拆除重建，是為蕪湖中江橋改建工程，本工程起點(diǎn)在九華路二街交叉口，于現(xiàn)狀輔道在交叉口北側(cè)起橋后分別跨越北沿河路、青弋江、新時(shí)代商業(yè)街和利民路，在奧體中心門口落地，終點(diǎn)與現(xiàn)狀九華南路接順，全長(zhǎng)約1.67 km。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)設(shè)計(jì)荷載:汽車荷載:城－A 級(jí);人群荷載:2.4 kPa;

(2)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:100年;

(3)設(shè)計(jì)安全等級(jí):一級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取為1.1;

(4)抗震要求:抗震設(shè)防烈度6 度，水平向設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值0.05 g，主橋的抗震設(shè)防類別為甲類，引橋的抗震設(shè)防類別為丙類。

(5)航道標(biāo)準(zhǔn):青弋江規(guī)劃為Ⅲ級(jí)航道，通航凈寬B =70 m，通航凈高H=7 m，通航最高水位9.6 m(黃海高程)。

3 總體設(shè)計(jì)

(1)橋位選擇

由于該橋?yàn)楦慕üこ蹋茏匀粭l件及城區(qū)兩端接線道路限制，橋址選擇余地很小?，F(xiàn)狀老橋位于蕪申運(yùn)河市區(qū)段，該段河勢(shì)總體較穩(wěn)定，深槽位置及深泓走向變化較小，水深條件良好。

從通航條件看，橋位處于設(shè)計(jì)航道直線段上，直線段上、下游設(shè)計(jì)彎道彎曲半徑分別為770 m 和1 105 m，由于受自然條件限制，橋梁下游至彎道處直線段長(zhǎng)度為240 m，小于2倍設(shè)計(jì)船隊(duì)長(zhǎng)度320 m，上游至彎道處直線段長(zhǎng)度為210 m，小于4 倍設(shè)計(jì)船隊(duì)長(zhǎng)度640 m。

從港口布局現(xiàn)狀條件和規(guī)劃情況看，橋區(qū)兩岸均沒有碼頭，建橋?qū)δ壳暗母劭诓季趾瓦h(yuǎn)景規(guī)劃沒有影響。從港口布局現(xiàn)狀條件和規(guī)劃情況看，橋區(qū)兩岸均沒有碼頭，建橋?qū)δ壳暗母劭诓季趾瓦h(yuǎn)景規(guī)劃沒有影響。

從相鄰構(gòu)筑物方面看，擬建橋梁距下游花津橋約500 m，距上游弋江橋約600 m，根據(jù)規(guī)范要求，Ⅰ～Ⅴ級(jí)航道兩相鄰水上過河建筑物的軸線間距應(yīng)大于代表船隊(duì)與代表船隊(duì)下行5 min 航程之和，該河道最大水速V1=0.84 m/s，設(shè)計(jì)船舶靜水航行速度按7.2 km/h 計(jì)，則V2=2 m/s，下行船舶對(duì)岸速度Vt= V1+ V2=2.84 m/s，則兩跨河建筑物的最小軸線間距L=Vt+Lc=2.84 ×60 ×5 +160 =1 012 m，橋距不能滿足規(guī)范要求。

綜合來看，擬改建橋梁距離上下游規(guī)劃彎道直線段距離較近，距上、下游橋梁距離也小于規(guī)范要求，橋址位置不夠理想，但考慮到該橋?yàn)楦脑旃こ?，且位于蕪湖市區(qū)，受自然條件及城區(qū)兩端接線道路限制，改建方案可采取了加大橋梁跨度直至一跨跨越通航水域的措施，可以滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的要求，橋梁原址重建是可行的。

(2)通航孔跨徑布置

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及前期收集到的相關(guān)資料進(jìn)行深入分析，認(rèn)為主橋跨徑應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素:

①在滿足各邊界條件的前提下，應(yīng)盡量縮小主橋跨徑，以降低造價(jià)，節(jié)省投資;

②主跨應(yīng)滿足青弋江規(guī)劃Ⅲ級(jí)航道的要求(通航凈寬B=70 m，通航凈高H=7 m);

③布置橋墩時(shí)應(yīng)注意避讓青弋江北岸的沿河路，并根據(jù)其拓寬改建的施工圖設(shè)計(jì)預(yù)留改造空間;

④南岸堤壩退建后，橋位處的河口寬度將由70 m 增加到90 m，過水?dāng)嗝娲蟠笤黾?，根?jù)青弋江上已建和在建橋梁的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)(如下游約500 m 處的花津橋)，在征得主管部門同意的前提下，在做好堤壩的防滲透措施的前提下，可以考慮將橋墩布置于堤壩或其迎水面坡式護(hù)岸上，以減少主橋跨徑節(jié)省造價(jià)。

綜合考慮以上各有利和不利因素，將北岸的橋墩布置于河道內(nèi)，南岸橋墩布置于南岸防洪墻南側(cè)，主橋跨徑按96 m 控制。

(3)主橋總體布置

新建中江橋的主要特點(diǎn)是:

①橋梁結(jié)構(gòu)高度要小。為減小道路改建對(duì)周圍環(huán)境的影響，九華路需在中江橋以北200 m 處落地，而蕪申運(yùn)河航道改造需要將橋梁梁底標(biāo)高抬升約3.5 m，為滿足橋頭引道的縱坡要求，橋梁的結(jié)構(gòu)高度宜盡量減小。

②橋梁建設(shè)周期要短。九華路為穿越蕪湖中心城區(qū)的最重要的一條南北走向道路，本次改建采用斷交施工，新建橋梁的建設(shè)周期應(yīng)盡量縮短以緩解市區(qū)的交通壓力。

③老橋必須整幅拆除?，F(xiàn)狀中江老橋?yàn)檎贾茫浣Y(jié)構(gòu)形式不適合翻交施工(即拆半幅建半幅)，新建橋宜采用整幅布置，以實(shí)現(xiàn)橋梁的整拆整建。

④新建橋?yàn)槌瑢挊蛄骸Ｐ陆ㄖ薪瓨驒C(jī)動(dòng)車道為雙向六車道規(guī)模，橋梁總寬度在40 m 左右，屬于超寬橋梁;

⑤施工期間不能斷航。根據(jù)航道管理部門的要求，橋梁施工期間不能斷航。

根據(jù)以上特點(diǎn)，對(duì)適合本工程的可能的橋型方案——下承式系桿拱橋、獨(dú)塔斜拉橋等方案進(jìn)行了分析比選，最終選用了最適合本工程的獨(dú)塔雙索面斜拉橋。

主橋跨徑布置為96 m+66 m，機(jī)動(dòng)車道為雙向六車道，兩側(cè)各布置2.0 m 錨索區(qū)、3.5 m 寬的非機(jī)動(dòng)車道和3.0 m 人行道，整幅橋面全寬為42 m。主橋基本結(jié)構(gòu)體系采用塔、墩、梁固結(jié)的剛構(gòu)體系，這種體系不需要設(shè)置支座，節(jié)省費(fèi)用，并減少后期養(yǎng)護(hù)的更換工作，同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度。

4 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)主梁

主梁標(biāo)準(zhǔn)寬度42 m，主梁頂面設(shè)置2.0%雙向橫坡，梁肋中心高2.53 m，主跨標(biāo)準(zhǔn)肋寬2.0 m，邊跨肋寬2.5 m，兩主肋中心距27 m，兩主肋之間用橫梁及橋面板相連，橋面板厚28 cm，縱向每隔6 m 設(shè)一道預(yù)應(yīng)力混凝土橫梁，橫梁厚度30 cm。主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)6 m。

主梁的兩主肋之間用橫梁及橋面板相連，每道標(biāo)準(zhǔn)橫梁設(shè)置3 束ΦS15.20 －15 高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。斜拉索錨固于梁肋中，錨固點(diǎn)距離梁底0.5 m。

(2)索塔

常規(guī)斜拉橋索塔在拉索錨固區(qū)為空心結(jié)構(gòu)，設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力或鋼錨箱進(jìn)行拉索錨固，為滿足斜拉索的張拉空間要求，箱室內(nèi)順橋向凈寬尺寸應(yīng)為4 m 以上，再加上索塔的壁厚，空心索塔的順橋向尺寸一般不小于5.5 m?？紤]到本橋主跨跨徑相對(duì)較小，索塔順橋尺寸過大會(huì)導(dǎo)致整個(gè)橋梁比例不協(xié)調(diào)，因此本次設(shè)計(jì)采用實(shí)體塔柱、拉索在索塔上交錯(cuò)錨固，這樣可以大大減小索塔順橋向的尺度，取得良好地景觀效果。

索塔縱向?yàn)閱沃?，橫斷面上共布置兩個(gè)塔柱，兩塔柱中心距為27.0 m，索塔總高54.61 m，橋面以上索塔塔高41.003 m，塔高/主跨=0.455;以主梁為界，將塔柱劃分為上、下兩部分。上塔柱標(biāo)準(zhǔn)斷面為矩形，順橋向尺寸為3.5 m，橫橋向尺寸為2.5 m，為滿足索塔的受力需要，上塔柱靠近橋面的約16.5 m 范圍設(shè)計(jì)為變截面形式，順橋向尺寸由3.5 m 漸變?yōu)?.0 m，橫橋向尺寸保持不變。下塔柱標(biāo)準(zhǔn)橫斷面亦為矩形，順橋向尺寸為5. 5 m，橫橋向尺寸為2.5 m。主塔采用實(shí)心混凝土截面，斜拉索穿過主塔截面交叉錨固，主跨側(cè)每根塔柱為單排索面，邊跨側(cè)每根塔柱為雙排索面。主跨側(cè)每個(gè)塔柱布置12 根斜拉索，邊跨側(cè)每根塔柱布置24 根斜拉索，斜拉索豎向間距為1.8 ～2.3 m。

(3)斜拉索

斜拉索索型為扇形布置，采用材料為平行鋼絲，主梁上的標(biāo)準(zhǔn)索距6 m，塔上標(biāo)準(zhǔn)索距為1.8 m。

(4)基礎(chǔ)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本場(chǎng)地位于揚(yáng)子地臺(tái)坳沿江拱起斷裂褶皺帶內(nèi)，處于寧蕪火山巖盆地南端邊緣，其基巖巖性多為泥質(zhì)粉砂巖，火山角礫巖、凝灰?guī)r。其中第⑤層中風(fēng)化火山角礫巖，強(qiáng)度高，力學(xué)性質(zhì)好，可作為樁基持力層，樁基進(jìn)入持力層的深度按照2 倍樁徑控制。

樁長(zhǎng)30 m，每個(gè)承臺(tái)下布置11 根φ200 cm 的鉆孔樁。

5 施工方法

根據(jù)航道管理部門的要求，橋梁施工期間不能斷航，因此主橋主跨施工時(shí)采用懸臂澆筑的方法，邊跨因位于岸上，采用造價(jià)相對(duì)低廉的滿堂支架現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方法進(jìn)行施工。

6 設(shè)計(jì)體會(huì)

通過本次對(duì)既有橋的改建設(shè)計(jì)，有以下幾點(diǎn)體會(huì):

(1)城市橋梁特別是改建城市橋梁的橋位選擇往往受到兩端接線的限制，橋址選擇余地很小，在常規(guī)設(shè)計(jì)不能滿足相關(guān)規(guī)范的情況下，可以通過加大橋梁跨徑直至一跨跨越通航水域的措施以滿足通航安全的需要。

(2)改建橋梁方案的選定必須堅(jiān)持“因地制宜”的原則，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)的邊界條件進(jìn)行深入分析研究，針對(duì)工程特點(diǎn)選擇合理的橋型方案。

［1］公路斜拉橋設(shè)計(jì)細(xì)則(JTG/T D65 －01 －2007)［S］.

［2］公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60 －2004)［S］.

［3］胡永，楊仲杰，羅賢輝. 超寬橋面掛籃設(shè)計(jì)與施工［J］. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006，(12).

［4］方銀明，周登燕，陳紅霞. 斜拉橋38.6 m 寬混凝土主梁掛籃設(shè)計(jì)及懸澆技術(shù)［J］. 世界橋梁，2011，(6).