重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋設(shè)計簡介

蘇劍南，王豐華

(招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶 400067)

重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋設(shè)計簡介

蘇劍南，王豐華

(招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶 400067)

重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋為135 m+270 m+135 m公軌兩用剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋。介紹該橋總體設(shè)計、各部分的構(gòu)造及施工方案，為同類橋梁設(shè)計提供參考。

公軌兩用鋼桁梁橋；剛性懸索；橋梁設(shè)計

1 工程概況

重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋是曾家?guī)r大橋工程及軌道10號線的過江通道，位于黃花園大橋和牛角沱大橋之間，連接江北區(qū)和渝中區(qū)。該橋的建設(shè)將極大緩解嘉陵江過江交通瓶頸問題，有效緩解八一/向陽隧道、石黃隧道的交通擁堵，有利促進重慶軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，是重慶市政府為實現(xiàn)重慶特大城市空間發(fā)展和城市化戰(zhàn)略目標(biāo)重要手段。該橋建成后的全貌如圖1所示。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

地震基本烈度：Ⅵ度。

船撞力：2 500 t。

上層公路交通：

1) 道路等級：城市主干道。

2) 行車速度：50 km/h。

3) 荷載標(biāo)準(zhǔn)：城-A級，人群荷載2.4 kPa[1]。

下層軌道交通：

1)軌道制式：雙向軌道交通，線間距5.4m，鋼輪鋼軌式。

圖1 重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋效果圖

2) 荷載標(biāo)準(zhǔn)：地鐵As型車八輛編組，最大軸重150 kN。

3) 剛度指標(biāo)：軌道剛度指標(biāo)滿足鐵路規(guī)范要求[2]。

3 設(shè)計關(guān)鍵點

重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋是曾家?guī)r大橋工程的關(guān)鍵節(jié)點，其長270 m的主跨居國內(nèi)同類型橋梁跨徑之首。受軌道影響，該橋恒載大，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，故設(shè)計時對主桁節(jié)間布置、上下層橋面體系、加勁懸索布置范圍、主桁吊裝施工方案進行了細致考慮。

4 總體設(shè)計

4.1 橋跨布置

重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋起于江北區(qū)龍湖春森彼岸，依次上跨北濱路、嘉陵江、渝中區(qū)嘉濱路、軌道2號線曾家?guī)r站，止于渝中區(qū)周公館。綜合考慮通航、施工和橋梁景觀要求，主橋采用135 m+270 m+135 m剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋，橋型布置立面如圖2所示。

4.2 結(jié)構(gòu)體系

因軌道10號線曾家?guī)r車站設(shè)置在重慶曾家?guī)r嘉陵江大橋P2墩兩側(cè)的下層橋面范圍內(nèi)，且橋梁南岸邊跨范圍內(nèi)的軌道平面位于緩和曲線上，因此基于保證軌道運營安全，減小主梁在A3橋臺處縱向位移量，提高軌道伸縮縫使用耐久性的考慮，在該橋P2墩墩頂設(shè)置縱向固定支座，其余位置設(shè)置活動支座，支座最大噸位12 500 t。該橋結(jié)構(gòu)體系布置如圖3所示。

圖2 橋型布置

圖3 重慶曾家?guī)r嘉陵江大橋結(jié)構(gòu)體系布置

4.3 橫斷面布置

重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋上層橋面寬31.4 m，雙向6車道設(shè)計，具體布置為：2.0 m(人行道)+1.2 m(立柱保護區(qū))+0.5 m(防撞護欄)+11.0 m(行車道)+2.0 m(中間帶)+11.0 m(行車道)+0.5 m(防撞護欄)+1.2 m(立柱保護區(qū))+2.0 m(人行道)=31.4 m。該橋主梁橫斷面布置如圖4所示。

該橋下層橋面全寬27.6 m，其中渝中側(cè)P2主墩兩邊各70 m下層橋面范圍內(nèi)為軌道10號線曾家?guī)r站站臺層。

圖4 主梁橫斷面布置

5 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

5.1 主桁結(jié)構(gòu)

重慶曾家?guī)r嘉陵江大橋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段三維模型如圖5所示。重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋主桁節(jié)間長12.2 m，桁片橫向中心距26.2 m，中心桁高12.788 m。根據(jù)受力和構(gòu)造需要，主桁采用了Q345qD和Q420qE兩種鋼材。上、下弦桿，腹桿和斜腹桿均采用閉口箱形截面，各桿件間采用整體節(jié)點板，且通過高強螺栓和拼接板對接連接[3]。

5.2 上、下層橋面系

上層正交異性橋面板板厚16 mm，采用縱橫梁布置的梁格體系支撐。梁格體系[4]如圖 5所示，每個節(jié)間由縱向6根縱梁和5根橫梁組成。其中，縱梁高1.2 m；橫梁分為節(jié)點橫梁和節(jié)間小橫梁，梁高分別為2.0和1.2 m，橫梁間距3.05 m。

下層正交異性橋面板板厚14 mm。如圖 5所示，采用密橫梁體系支撐，橫梁高度1.5 m，縱向間距3.05 m。根據(jù)軌道橫向布置，下層橋面還設(shè)有4根軌道縱梁，縱梁梁高1.5 m。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段三維模型

橋面系均采用Q345qD[5]材質(zhì)。橋面板和橫梁與上、下弦桿間分別采用現(xiàn)場焊接和高強螺栓連接。

5.3 加勁懸索及剛性吊桿

加勁懸索采用Q420qE鋼材，橋面以上高度約30 m，縱向長約148 m，采用閉口日字型截面，截面寬1.2 m，高2.4 m，對稱布置在立柱兩側(cè)。加勁懸索與上弦桿和墩頂立柱間均采用高強螺栓現(xiàn)場連接，如圖6所示。

圖6 加勁懸索上下節(jié)點連接構(gòu)造

剛性吊桿采用Q345qD鋼材，工字型截面，尺寸為1 200 mm×600 mm×12 mm；墩頂立柱采用Q420qE鋼材，閉口箱形截面，尺寸為2 000 mm×1 200 mm×50 mm。

5.4 下部結(jié)構(gòu)

墩身采用的“霧都之眼”造型，體現(xiàn)了曲線與直線交替運動的美學(xué)關(guān)系。由于橋墩采用全曲面弧線造型，故其交疊的弧度改變了單一的橋墩造型，且外輪廓內(nèi)收不僅更顯柔美，未來感十足，而且還與桁架形式剛?cè)岵?，使橋梁外觀極具特色和代表性。橋墩造型如圖7所示。

橋墩結(jié)構(gòu)為空心薄壁墩，采用C40混凝土，表面采用混凝土防腐涂裝。橋墩高41.5 m。順橋向墩頂寬10.0 m，墩底寬9.0 m，墩頂17.5 m高度范圍內(nèi)采用外弧造型修飾；橫橋向外側(cè)為圓弧造型，墩頂寬33.0 m，墩底寬29.0 m。橋墩內(nèi)部采用橢圓形挖空，橢圓長軸半徑為16.0 m，短軸半徑為7.0 m。

承臺與橋墩間設(shè)置墩座，采用C30混凝土。棱臺高1.5 m，棱臺上部尺寸為31 m×11 m，棱臺下部尺寸為34 m×14 m。

主墩基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)。承臺平面尺寸為36.0 m×16.8 m，厚6.0 m，下面布置15根直徑2.8 m的鉆孔灌注樁。承臺及樁基礎(chǔ)均采用C30水下混凝土。

圖7 橋墩造型

6 主桁施工關(guān)鍵技術(shù)

為避免阻礙嘉陵江航道正常通行，重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋主桁采用橋面吊機懸臂散拼施工，桿件最大吊裝重量89.9 t。主桁拼裝過程中，加勁懸索與上弦桿間的合龍、主桁中跨合龍是2個關(guān)鍵節(jié)點。因此，為保證主桁受力達到設(shè)計狀態(tài)，擬在2個關(guān)鍵節(jié)點采取如下施工措施：

1) 通過張拉臨時拉索來調(diào)整合龍口兩端桿件轉(zhuǎn)角和位移以實現(xiàn)加勁懸索與上弦桿間的無應(yīng)力合龍。臨時張拉力約1 240 t，臨時索安全系數(shù)2.0。加勁懸索合龍示意如圖8所示。

2) 主桁中跨合龍是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此，通過壓重使主桁端部在A0和A3橋臺處分別下沉31和29 cm，使中跨“翹起”，以調(diào)整合龍口兩端桿件轉(zhuǎn)角和位移，實現(xiàn)無應(yīng)力合龍[6-8]。預(yù)偏補償懸臂端變形實現(xiàn)中跨合龍示意如圖9所示。

如圖10所示，待中跨合龍后，拆除臨時拉索，移除邊跨壓重，在A0和A3橋臺處采用千斤頂豎向頂升主桁至設(shè)計標(biāo)高，頂升力分別為350和400 t。然后安裝永久支座，并用環(huán)氧砂漿對支座地腳螺栓進行錨固。待環(huán)氧砂漿達到設(shè)計強度后，逐漸卸載千斤頂，且當(dāng)千斤頂完全卸荷后，主桁在A0和A3橋臺處改為完全由支座支承，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。

圖8 加勁懸索合龍示意

圖9 預(yù)偏補償懸臂端變形實現(xiàn)中跨合龍示意

圖10 梁端頂升示意

7 結(jié)束語

重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋地處重慶市嘉陵江畔核心區(qū)域，建設(shè)條件復(fù)雜，景觀要求較高，受通航行洪限制，其主跨達到270 m，其跨徑位于國內(nèi)同類橋梁首位。該橋設(shè)計力求在盡量減小恒載的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系來保證各桿件受力均勻，并通過預(yù)偏補償懸臂端變形的方法實現(xiàn)中跨合龍，以避免對嘉陵江航道和周邊環(huán)境的影響，極大降低了施工臨時措施費。重慶市曾家?guī)r嘉陵江大橋的建設(shè)將完善重慶市城市路網(wǎng)系統(tǒng)，對于提升城市形象，緩解主城中北部交通擁堵，建立主城核心區(qū)域與北部新區(qū)的快捷聯(lián)系具有重要意義。

[1]上海市政工程設(shè)計研究院.城市橋梁設(shè)計規(guī)范：CJJ 11—2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]鐵道第三勘察設(shè)計院.鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范：TB 10002.1—2005[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

[3]馮 沛，李鳳芹.濟南黃河公鐵兩用橋主橋結(jié)構(gòu)型式研究[J].鐵道工程學(xué)報，2010(8)：67-72.

[4]張 上，李鳳芹.石濟客運專線濟南黃河橋正交異性鋼橋面板設(shè)計研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2014(5)：55-59.

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[6]孫玉祥，汪存書，蔡新民.預(yù)偏補償懸臂端位移在鋼桁架拱橋跨中無應(yīng)力合龍施工中的應(yīng)用[J].中國港灣建設(shè)，2009(5)：38-41.

[7]王福敏，徐 偉，李 軍，等.特大跨徑鋼桁架拱橋設(shè)計技術(shù)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2010.

[8]周仁忠，徐國平，汪存書，等.重慶朝天門長江大橋施工控制關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中外公路，2010(1)：119-125.

Brief Introduction to Design of Zengjiayan Jialing River Bridge of Chongqing

SU Jiannan,WANG Fenghua

Zengjiayan Jialing River Bridge of Chongqing is a 135m + 270m + 135m road-track dual purpose rigid suspension steel cable continuous steel truss girder bridge. This paper introduces its overall design,structure and construction scheme of the bridge components,so to provide reference for similar bridge design.

road-track dual purpose steel truss girder bridge; rigid suspension cable; bridge design

10.13607/j.cnki.gljt.2016.06.009

交通運輸部建設(shè)科技項目(2013318282310)

2016-07-04

蘇劍南(1981-)，男，重慶市人，碩士研究生，高工。

1009-6477(2016)06-0038-05

U448.21+1

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