環(huán)巢湖旅游大道兆河大橋方案研究

黃奶清， 李 漪

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引 言

隨著交通事業(yè)不斷發(fā)展，在公路特別是城市和景觀道路上，人們?cè)絹?lái)越注重橋梁的景觀效果。對(duì)于跨徑在100－200m的橋梁，其可選擇的形式多種多樣。而拱塔斜拉橋做為一種美觀性好的橋梁，其獨(dú)特的拱形塔造型越來(lái)越受設(shè)計(jì)者們所青睞［1－6］。對(duì)于拱形塔和其所搭配的梁所采用的結(jié)構(gòu)、體系、施工工藝、工期和養(yǎng)護(hù)等有必要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)深入分析研究。本文以環(huán)巢湖旅游大道兆河大橋?yàn)槔?，選取P.C梁、疊合梁、鋼梁、鋼塔、混凝土塔不同組合的四種結(jié)構(gòu)方案，通過(guò)分別對(duì)其結(jié)構(gòu)體系、方案特點(diǎn)、施工工藝、工期、抗震性能、養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行比較，找出合適的方案，為同類(lèi)工程做參考［7－10］。

1 工程概況

兆河大橋總體方案采用拱形斜塔斜拉橋，主橋跨徑布置為（80＋130）m，大橋位于省道316與環(huán)巢湖旅游大道共線路段，是周邊過(guò)境交通進(jìn)入合肥的重要橋梁。該橋采用拱形斜塔，造型美觀、現(xiàn)代，寓意“合肥之門(mén)”，體現(xiàn)著合肥對(duì)外開(kāi)放的門(mén)戶(hù)和窗口形象（如圖1）。

圖1 兆河大橋效果圖

大橋設(shè)計(jì)荷載：公路－I級(jí)。橋面布置：1.5m（錨固區(qū)）＋0.5m（護(hù)欄）＋4m（慢行系統(tǒng)）＋0.5m（路緣帶）＋3×3.75m（行車(chē)道）＋2m（中間帶）＋3×3.75m（行車(chē)道）＋0.5m（路緣帶）＋4m（慢行系統(tǒng)）＋0.5m（護(hù)欄）＋1.5m（錨固區(qū)），橋面全寬37.5m。地震烈度：地震動(dòng)峰值加速度為0.1g。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 方案一（鋼混塔／預(yù)應(yīng)力混凝土梁＋鋼箱梁）

邊跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁采用雙邊箱斷面，主梁中心處梁高2.5m，箱梁邊緣至梁底高2.125m，主梁頂面設(shè)置雙向2%的橋面橫坡，主梁頂面寬37.5m，邊箱底面寬6.6m，箱梁頂板厚0.3m，底板厚0.3m，斜腹板厚0.30m，直腹板厚0.45m，錨索區(qū)腹板厚2.05m。箱梁在拉索錨固處、過(guò)渡墩處及與橋塔連接處設(shè)置橫梁，拉索錨固區(qū)橫梁厚0.30m，過(guò)渡墩處橫梁厚2m，橋塔處橫梁與主梁橫梁統(tǒng)一設(shè)置。橫梁處頂板、腹板及底板均設(shè)置倒角。鋼－混結(jié)合面位于主梁主跨側(cè)距索塔9.6m處，鋼混結(jié)合段長(zhǎng)5.5m，主跨其余部分為鋼箱梁（如圖2）。

圖2 方案一鋼主梁斷面圖

主塔采用順橋向斜置的拱形塔，為了保證拱塔的安裝精度和拱塔的剛度，拱塔分三段設(shè)置，上塔柱采用鋼箱結(jié)構(gòu)，中塔柱采用鋼－混凝土組合箱形結(jié)構(gòu)，下塔柱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；為了減小下塔柱的溫度應(yīng)力和阻水面積，下塔柱采用倒“Y”形，并用圓弧過(guò)渡。橋塔處主梁橫梁與橋塔橫梁采用一體化設(shè)計(jì)，與橋塔固結(jié)。橋塔橫梁采用變高度矩形截面（如圖3）。

斜拉索采用空間雙索面扇形布置，兩索面布置在主梁防撞護(hù)欄的外側(cè)，拉索在鋼箱梁上間距為9.0m，混凝土側(cè)間距采用5.0m，塔上間距為2.5米。單側(cè)11對(duì)，全橋共22對(duì)。

主塔基礎(chǔ)采用矩形承臺(tái)及群樁形式，承臺(tái)順橋向長(zhǎng)18.5m，橫橋向?qū)?3.4m，承臺(tái)高度4.5m。兩側(cè)承臺(tái)間設(shè)置截面為7x4.5m的系梁，樁基全橋共采用24根φ2.0m鉆孔灌注樁。

圖3 方案一主塔斷面圖

2.2 方案二（鋼混塔／預(yù)應(yīng)力混凝土梁＋鋼混疊合梁）

本方案主梁邊跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁，梁高2.4m，雙主梁斷面，主跨采用鋼混疊合梁，雙主梁斷面，梁高2.2m，混凝土橋面板厚0.28m（如圖4）。

主塔方案與方案一相同，采用順橋向斜置的拱形塔，上塔柱采用鋼箱結(jié)構(gòu)，中塔柱采用鋼－混凝土組合箱形結(jié)構(gòu)，下塔柱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主梁與主塔不固結(jié)，采用半漂浮體系。

斜拉索采用空間雙索面扇形布置，拉索在疊合梁上間距為9.0m，混凝土側(cè)間距采用5.0m，塔上間距為2.5米。單側(cè)11對(duì)，全橋共22對(duì)。

主塔基礎(chǔ)承臺(tái)高4m，樁距4.5m，全橋共設(shè)置2.0m摩擦樁24根。

圖4 方案二主梁斷面圖

2.3 方案三（鋼混塔／預(yù)應(yīng)力混凝土梁）

本方案主跨采用雙主梁斷面，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，梁高2.2m，邊跨主梁考慮配重的需要，采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，梁高2.2m，單箱單室斷面。

橋塔采用鋼混結(jié)構(gòu)，梁底以上垂直高度為70m，鋼混結(jié)合面以上采用矩形鋼箱截面，以下為混凝土矩形實(shí)體截面。也分為上塔柱采用鋼箱結(jié)構(gòu)，中塔柱采用鋼－混凝土組合箱形結(jié)構(gòu)，下塔柱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。斜拉索采用扇形布置，主跨布設(shè)間距為6m，邊跨布設(shè)間距為3.4m，塔上布設(shè)間距為2m。

橋塔承臺(tái)高5m，樁距4.5m，全橋共設(shè)置2.0m摩擦樁28根。

2.4 方案四（混凝土塔／預(yù)應(yīng)力混凝土梁）

本方案主跨采用雙主梁斷面，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，梁高2.2m，邊跨主梁考慮配重的需要，采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，梁高2.2m，單箱單室斷面。

橋塔采用混凝土結(jié)構(gòu)，梁底以上垂直高度為75m，橫梁頂1m以上采用箱形截面，以下為混凝土矩形實(shí)體截面。斜拉索采用扇形布置，主跨布設(shè)間距為6m，邊跨布設(shè)間距為3.4m，塔上布設(shè)間距為2.5～3.5m。

橋塔承臺(tái)高5m，樁距4.5m，全橋共設(shè)置2.0m摩擦樁28根。

2.5 方案比較

表1 各方案比較表

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)四種方案的綜合比較，可以看出方案一采用鋼混梁、鋼混塔方案，其受力合理；鋼構(gòu)件工廠制造，便于控制且質(zhì)量有保證；施工工期短、無(wú)需壓重等優(yōu)點(diǎn)，故本橋方案推薦采用鋼混梁、鋼混塔。但其采用半漂浮體系抗震性能一般，鋼混段連接受力復(fù)雜，在其施工圖階段有必要對(duì)之深入計(jì)算和研究。

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