株洲湘江八橋總體方案設(shè)計(jì)

袁士殊

（株洲市城市建設(shè)發(fā)展集團(tuán)有限公司，湖南株洲412000）

株洲湘江八橋總體方案設(shè)計(jì)

袁士殊

（株洲市城市建設(shè)發(fā)展集團(tuán)有限公司，湖南株洲412000）

株洲湘江八橋是連接石峰區(qū)及天元區(qū)兩個(gè)區(qū)域的新越江通道，大橋的建設(shè)將加強(qiáng)了軌道科技城、清水塘生態(tài)新城及栗雨工業(yè)園間、武廣新城的聯(lián)系，交通功能十分突出。從項(xiàng)目背景、工程概況、功能定位、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、總體方案設(shè)計(jì)等方面對(duì)栗雨大橋的設(shè)計(jì)做了較為全面的介紹。

功能定位；總體方案設(shè)計(jì)；方案比選

1 項(xiàng)目背景

株洲湘江八橋是連接石峰區(qū)及天元區(qū)兩個(gè)區(qū)域的新越江通道，是聯(lián)系株洲軌道科技城、清水塘生態(tài)新城與栗雨工業(yè)園的重要通道（見圖1）。

圖1 株洲湘江八橋地理位置圖

從規(guī)劃路網(wǎng)分析，清水塘片區(qū)和栗雨工業(yè)區(qū)共設(shè)置2座跨湘江大橋，即現(xiàn)狀石峰大橋和規(guī)劃湘蕓大橋，兩橋間距約3.6 km，間距偏大?，F(xiàn)狀清水塘片區(qū)與河西交通聯(lián)系主要依靠石峰大橋，隨著片區(qū)開發(fā)建設(shè)，交通量增加后，將會(huì)加劇現(xiàn)在的擁堵情況。

因此，湘江八橋的建設(shè)意義重大，該橋的建設(shè)加強(qiáng)了軌道科技城、清水塘生態(tài)新城及栗雨工業(yè)園間、武廣新城的聯(lián)系，交通功能十分突出。

2 工程概況

湘江八橋工程范圍起點(diǎn)位于疏港大道交叉口以北，終點(diǎn)新東路口以南，路線全長2.37 km。其中橋梁長度2.19 km，主橋?qū)挾?4 m，雙向六車道規(guī)模[1]。

3 功能定位

該工程的設(shè)計(jì)理念為：

（1）以人為本，體現(xiàn)交通和諧

充分體現(xiàn)“以人為本綠色交通”的理念，研究機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人之間的路權(quán)及需求關(guān)系，設(shè)計(jì)方案注重慢行交通（行人和非機(jī)動(dòng)車）的過水道便捷性、舒適性，創(chuàng)建各種交通方式“和諧”共存環(huán)境。

（2）立足網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)交通功能

立足區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，充分認(rèn)識(shí)本項(xiàng)目在過江通道中的地位和作用，處理好本項(xiàng)目與城市路網(wǎng)、沿線用地開發(fā)的關(guān)系，保證其節(jié)點(diǎn)交通轉(zhuǎn)換效率及暢通，充分發(fā)揮栗雨大橋的功能和作用。

（3）景觀優(yōu)先，注重環(huán)境協(xié)調(diào)

栗雨大橋兩岸作為清水和栗雨工業(yè)區(qū)，對(duì)周圍建筑環(huán)境品質(zhì)要求很高。橋型的選擇注重與自然環(huán)境、建筑環(huán)境相協(xié)調(diào)，以期使本工程成為交通和景觀、環(huán)境完美結(jié)合的地標(biāo)性建筑。

（4）節(jié)能環(huán)保，力求資源節(jié)約

在保證交通和通航功能的前提下，合理選擇大橋的銜接方案及跨徑；并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)新穎、輕巧、安全、美觀、經(jīng)濟(jì)、便于施工的特點(diǎn)，達(dá)到國內(nèi)和國際同類結(jié)構(gòu)的先進(jìn)水平。

湘江八橋的功能定位如下[2]：

a.承擔(dān)區(qū)域?qū)ν饨煌üδ埽?/p>

b.承擔(dān)各功能片區(qū)間中長距離交通功能，并促進(jìn)組團(tuán)聯(lián)動(dòng)；

c.綠色低碳出行理念的需要；

d.一橋一景，增加城市美感、展示城市形象及風(fēng)貌。

4 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級(jí)：主干道。

（2）設(shè)計(jì)速度

主線：60 km/h；

平行匝道：40 km/h。

（3）荷載標(biāo)準(zhǔn)

a.主線：城-A級(jí)；

b.人群荷載：按《城市橋梁人行荷載規(guī)范》取用；

c.路面結(jié)構(gòu)計(jì)算荷載：雙輪組單軸100 kN（BZZ-100）。

（4）凈空高度

a.車行道不小于4.5 m；

b.人行道及非機(jī)動(dòng)車道不小于2.5 m。

（5）地震設(shè)防烈度：地震基本烈度6度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g。

（6）橋梁設(shè)計(jì)使用年限：100 a。

（7）洪水位：按100 a一遇洪水位43.65 m設(shè)計(jì)。

（8）通航標(biāo)準(zhǔn)：Ⅱ（3）級(jí)航道（2000 t級(jí)船舶）,最高通航水位41.96 m（P=5%）。

通航凈高10 m，通航孔跨徑暫按不小于400 m或不小于600 m兩種形式考慮。

5 橋梁總體方案設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)大橋的功能定位及建設(shè)條件分析，湘江八橋方案設(shè)計(jì)主要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針，綜合考慮節(jié)能、環(huán)保、交通、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益、綜合功能等因素，以精細(xì)化設(shè)計(jì)理念，努力將栗雨大橋打造為品質(zhì)高雅、環(huán)境優(yōu)美、功能完善、交通均衡，同時(shí)能夠展現(xiàn)株洲都市風(fēng)采的魅力廊道，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有利保障[3]。

5.2 橋位選擇

根據(jù)道路路網(wǎng)規(guī)劃，規(guī)劃路網(wǎng)分析清水湖片區(qū)共設(shè)置2座跨湘江大橋，包括現(xiàn)狀石峰大橋、規(guī)劃湘蕓路大橋，兩橋間距約3.6 km，間距偏大?，F(xiàn)狀清水湖片區(qū)與河西交通聯(lián)系主要依靠石峰大橋。受部分節(jié)點(diǎn)制約，清水湖-石峰大橋-河西路徑通行不便捷；遠(yuǎn)期片區(qū)開發(fā)完成后，交通量增加，將加劇擁堵狀況。石峰大橋?yàn)榭焖侪h(huán)道跨江大橋，湘蕓路大橋近期實(shí)施可能性低，兩片區(qū)間近期缺少主干路跨江通道。物流大道和疏港大道、珠江北路均為株洲市交通性主干路，建議二者間增加跨江橋梁，便捷清水湖片區(qū)與河西的交通聯(lián)系，同時(shí)保證跨江通道間距合理。

栗雨工業(yè)區(qū)內(nèi)珠江路為株洲“三橫五縱”骨架路網(wǎng)中重要一縱，該路介于湘蕓路與石峰大橋之間，作為湘江八橋的南接線最為合適。而清水塘生態(tài)新城內(nèi)疏港大道、物流西路為主干道，與橋梁所在線位銜接均較為順暢，都可作為北岸接線選擇。

5.3 通航孔設(shè)置

本工程通航孔需滿足2000噸級(jí)貨船通航要求，并考慮銅塘灣港區(qū)的水域需求，北側(cè)主墩基礎(chǔ)宜在碼頭前沿線內(nèi)，基礎(chǔ)盡可能位于岸上。根據(jù)對(duì)現(xiàn)狀航跡線及通航需求的分析，針對(duì)南側(cè)主墩的布置，提出通航孔跨徑450 m級(jí)及660 m級(jí)兩種布置方案（見圖2）。

圖2 通航跨徑布置示意

（1）450 m級(jí)布置方案

通過對(duì)銅塘灣碼頭水域需求的分析，主跨450 m級(jí)布置方案在計(jì)入承臺(tái)及紊流寬度后，基本可滿足碼頭水域及正常通航凈寬的需求，同時(shí)全橋工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也較為合理。

（2）660 m級(jí)布置方案

主跨660 m級(jí)布置方案可完全滿足銅塘灣碼頭水域及正常通航凈寬的需求，但該方案橋梁規(guī)模較大、造價(jià)較高。

5.4 斷面型式

主橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：0.25 m欄桿+1.75 m人行道+2.5 m非機(jī)動(dòng)車道+0.5 m防撞欄桿+11.0 m車行道+2 m中央隔離帶+11.0 m機(jī)動(dòng)車道++0.5 m防撞欄桿+2.5 m非機(jī)動(dòng)車道+1.75 m人行道+0.25 m欄桿=34.0 m（見圖3）。

圖3 主橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：m）

5.5 橋型方案初步比選

湘江八橋應(yīng)是一座能反映出株洲清水湖生態(tài)新城發(fā)展特色的、別具風(fēng)格的標(biāo)志性橋梁景觀建筑，并應(yīng)是應(yīng)用新工藝和新技術(shù)設(shè)計(jì)出的一座能夠反映科技水準(zhǔn)的現(xiàn)代橋梁，一座體現(xiàn)以人為本理念與環(huán)境協(xié)調(diào)的人性化的橋梁。

（1）橋型創(chuàng)新

對(duì)株洲湘江流域已建橋梁型調(diào)查分析，避免造型雷同。

（2）與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)

橋位北岸為規(guī)劃碼頭用地；南岸為居住用地。場地地勢(shì)平坦開闊，橋的造型要與周圍的自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，拱橋、懸索橋與地形協(xié)調(diào)性較好。

（3）新城文化特色及產(chǎn)業(yè)功能

此橋造型的選擇要與該地域的歷史、經(jīng)濟(jì)文化相協(xié)調(diào)，功能上應(yīng)滿足清水塘生態(tài)新城“一心、兩園、雙基地”的產(chǎn)業(yè)空間布局，服務(wù)于以銅塘灣港區(qū)為核心的長株潭現(xiàn)代化物流基地。

（4）標(biāo)志性與地標(biāo)性

清水湖生態(tài)新城規(guī)劃形成“一帶、三園、多廊道”的生態(tài)空間格局，結(jié)合現(xiàn)狀沿河兩岸形成生態(tài)化通廊，觀橋視點(diǎn)即以兩側(cè)沿河路及碼頭、橋上行車、航行船舶為主，多角度視點(diǎn)的需求提高和強(qiáng)調(diào)了大橋造型的標(biāo)志性與地標(biāo)性。

（5）充分考慮通航安全、可實(shí)施性和結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理性

橋型方案擬采用四個(gè)方案進(jìn)行比選，見圖4。

圖4 方案比較示意圖

5.5.1 600 m雙塔雙柱斜拉橋

主橋采用雙塔雙柱斜拉橋，跨徑布置為（75 m+125 m）+600 m+（125 m+75 m），中跨采用扁平鋼箱梁，邊跨采用混凝土箱梁，半漂浮體系，傾斜雙索面扇形布置（見圖5）。

圖5 600 m雙塔雙柱斜拉橋總體布置圖（單位：mm）

根據(jù)株洲當(dāng)?shù)靥厣肮こ烫攸c(diǎn)，推薦采用水滴形塔，橋塔采用水滴造型，以“水”為源，體現(xiàn)橋位處清水塘、栗雨、湘江所共有的“水”元素，展現(xiàn)株洲創(chuàng)建生態(tài)友好型城市的城市形象，象征株洲欣欣向榮和“湘水畢匯、海納百川”的氣魄（見圖6）。

圖6 600 m雙塔雙柱斜拉橋效果圖

5.5.2 660 m懸索橋

對(duì)于660 m的通航孔，采用雙塔單跨地錨式懸索橋方案，跨徑布置為212 m+660 m+225 m，矢高60 m，矢跨比1/11。全橋設(shè)兩根主纜，通過錨碇錨固在兩岸。總體布置見圖7。

圖7 660 m懸索橋總體布置圖（單位：mm）

橋塔是由塔柱、橫梁組成的門式框架結(jié)構(gòu)。塔柱采用混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁采用鋼桁架結(jié)構(gòu)。外形充分汲取株洲的工業(yè)元素，具有濃厚的工業(yè)歷史感，與塔柱剛勁的風(fēng)格相呼應(yīng)（見圖8）。

5.5.3 450 m雙塔雙柱斜拉橋

主橋采用雙塔雙柱斜拉橋，跨徑布置為150m+450m+150m，中跨采用疊合梁，邊跨采用混凝土箱梁，半漂浮體系，傾斜雙索面扇形布置，如圖9、圖10所示。

圖8 660 m懸索橋效果圖

圖9 450 m雙塔雙柱斜拉橋總體布置圖（單位：mm）

圖10 450 m雙塔雙柱斜拉橋效果圖

5.5.4 450 m鋼箱拱-斜拉協(xié)作

主橋采用中承式鋼箱拱，跨徑布置為100 m+450 m+100 m，采用雙邊鋼箱梁，邊跨省去梁下支柱，采用斜拉結(jié)構(gòu)形式支撐邊跨主梁，同時(shí)營造獨(dú)特景觀外形，見圖11、圖12。

圖11 450 m鋼箱拱-斜拉協(xié)作總體布置圖（單位：mm）

圖12 450 m鋼箱拱-斜拉協(xié)作效果圖

5.6 橋型方案綜合比選

橋梁方案比選見表1。

表1 橋型綜合比選表

6 結(jié)語

株洲湘江八橋的建設(shè)將加強(qiáng)軌道科技城、清水塘生態(tài)新城及栗雨工業(yè)園間、武廣新城的聯(lián)系，提升區(qū)域?qū)ν饨煌芰?，?duì)改善區(qū)域交通條件具有重要意義。本文從項(xiàng)目背景、工程概況、功能定位、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、總體方案設(shè)計(jì)等5個(gè)方面對(duì)栗雨大橋的設(shè)計(jì)做了較為全面的介紹，著重闡述了大橋方案比選的過程，可為同類工程提供一定的參考。

[1] 孫建淵,陳階亮.城市橋梁雙層交通的概念設(shè)計(jì)[J],橋梁建設(shè),2006(2):39-42.

[2] 馬骉,顏愛華,鄧青兒,等.上海閔浦大橋設(shè)計(jì)與構(gòu)思[J].上海建設(shè)科技,2010(5):1-4.

[3] 肖汝誠.橋梁結(jié)構(gòu)體系[M].北京:人民交通出版社,2013

U442.5

B

1009-7716（2017）11-0066-04

2017-09-05

袁士殊（1975-），男，湖南株洲人，工程師，從事項(xiàng)目管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.019