鎮(zhèn)江金山湖西津?yàn)尘坝^橋方案設(shè)計(jì)

張大超，余永進(jìn)

（鎮(zhèn)江市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，江蘇 鎮(zhèn)江212000）

0 引 言

近年來隨著城市的快速發(fā)展，城市橋梁在滿足基本的交通功能之外，人們對(duì)橋梁建設(shè)提出了更高的要求，城市橋梁被賦于新的景觀意義。

2016 年7 月，交通運(yùn)輸部發(fā)出《關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》，我國及江蘇省根據(jù)該意見要求，將加塊推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的建設(shè)。

1 工程概況

1.1 區(qū)域位置

項(xiàng)目位于鎮(zhèn)江北部濱水區(qū)，跨越現(xiàn)狀運(yùn)糧河，連接西津?yàn)车貕K與外部市政道路（見圖1）。

圖1 區(qū)域位置圖

橋位處河口寬度約60 m，西側(cè)為現(xiàn)狀新河西岸路，交叉口距河道擋墻處約35 m，上游約200 m處有一提籃拱橋。

1.2 水文、地質(zhì)條件

鎮(zhèn)江位于長江與大運(yùn)河的交匯處，金山湖位于江蘇省鎮(zhèn)江市金山風(fēng)景區(qū)的西北側(cè)。

運(yùn)糧河與金山湖連通，長江與金山湖直接聯(lián)系，歷史最高洪水位為6.48 m（黃海高程），常水位3.85 m（黃海高程）。

根據(jù)地勘資料顯示，該場(chǎng)地范圍表層有較厚的②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚度達(dá)20 m 左右。

1.3 技術(shù)指標(biāo)

（1）道路等級(jí)：城市支路。

（2）設(shè)計(jì)車速：20 km/h。

（3）設(shè)計(jì)荷載：汽車荷載，城-B 級(jí)。

（4）抗震要求：基本烈度Ⅶ度，動(dòng)加速度峰值0.15g。

（5）通航功能：3 m 凈高（常水位下滿足游船通過）。

2 橋梁總體設(shè)計(jì)方案

2.1 我國橋梁景觀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

目前我國橋梁景觀設(shè)計(jì)存在一些誤區(qū)：一是橋梁“外包”式設(shè)計(jì)，橋梁景觀僅是對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的后期包裝；二是橋梁景觀的“偽橋型”，如梁橋加上斜拉索、懸索或蝴蝶拱等裝飾構(gòu)件。

2.2 橋型選擇

該橋應(yīng)與西津?yàn)尘皡^(qū)總體規(guī)劃融合，橋型應(yīng)考慮以下限制因素：

（1）橋梁宜采用外觀輕盈、建筑體量較小的結(jié)構(gòu)型式，橋面以上結(jié)構(gòu)高度不宜超過8 m。

（2）橋位處水面寬42 m，從通航及景觀角度考慮水中不宜設(shè)置橋墩。

（3）接線道路起點(diǎn)現(xiàn)狀標(biāo)高較低（6.6 m），設(shè)計(jì)洪水位較高（6.48 m），接線長度較短（35 m）。

（4）接線縱坡不大于3.5%（非機(jī)動(dòng)車通行）。

綜合上述限制條件，該橋型方案結(jié)構(gòu)高度宜控制在1.2 m 以內(nèi)。本文結(jié)合經(jīng)濟(jì)、美學(xué)等指標(biāo)，提出以下三種橋型方案。

2.2.1 方案一——三角形鋼桁架橋

鋼桁架橋在減小梁高、降低自重、縮短接線長等方面有顯著優(yōu)勢(shì)，在特定限制條件下，該橋型通常會(huì)成為既經(jīng)濟(jì)又美觀的合理選擇。例如建于1907 年的上海外白渡橋目前保存完好，且已成為上海的標(biāo)志景觀之一。

方案一為單跨三角形鋼桁架橋，跨徑62 m。上部主桁架采用帶豎桿的華倫三角形腹桿體系，節(jié)間長5 m，主桁高5.6～7.4 m，高跨比為1/11.0，主桁架中心距11.7 m，寬跨比1/4.66，上下弦桿選用箱形斷面。橋面鋼箱梁寬18 m，截面高度1 m。橋臺(tái)為一字形橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)，樁徑1.2 m（見圖2、圖3）。

圖2 總體布置圖（方案一）（單位：cm）

圖3 橋型效果圖（方案一）

2.2.2 方案二——拱形鋼桁架橋

借鑒地中海馬耳他瓦萊塔大港口新圣埃爾莫防洪堤人行橋設(shè)計(jì)思路，在方案一的基礎(chǔ)上，優(yōu)化鋼桁架建筑高度及線形。

方案二采用單跨拱形鋼桁架橋，跨徑62 m。上部主桁架采用經(jīng)典拱形鋼桁架，節(jié)間長5 m，主桁高2.0～5.5 m，高跨比1/11.3。主桁架中心距11.7 m，寬跨比1/4.66，上下弦桿選用箱形截面，橋面鋼箱梁，寬18 m，截面高度1.2 m。橋臺(tái)為一字形橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)，樁徑1.2 m（見圖4、圖5）。

圖4 總體布置圖（方案二）（單位：cm）

圖5 橋型效果圖（方案二）

2.2.3 方案三——鋼槽梁

槽形梁結(jié)構(gòu)高度取決于其橫向跨度，縱向跨度對(duì)其影響較小。槽形梁具有建筑高度小、空間利用率高、阻止車輛外翻等優(yōu)點(diǎn)。

方案三采用三跨簡支鋼槽形，跨徑組合7 m+48 m+7 m。上部腹板主梁高2.5 m，寬1.5 m，腹板間距11.5 m；橋面鋼箱梁寬18 m，高0.95 m，梁底寬13.8 m。下部橋墩采用雙柱式橋墩，橋臺(tái)采用輕型橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)，樁徑1.2 m（見圖6、圖7）。

圖6 總體布置圖（方案三）（單位：cm）

圖7 橋型效果圖（方案三）

表1 為方案二與方案一、三的比較，與橋位處西津?yàn)车貕K規(guī)劃風(fēng)格一致，景觀風(fēng)格好，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理。故推薦方案二——拱形鋼桁架橋。

表1 橋型方案比較

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

采用midas Civil 軟件建立拱形鋼桁架橋（方案二）全橋三維模型，鋼桁架橋節(jié)點(diǎn)桿件選用桿單元模擬，橋面梁采用梁單元模擬，橋面鋪裝、護(hù)欄等二期荷載簡化為均布荷載加載在相關(guān)梁單元上，從施工階段至運(yùn)營各階段進(jìn)行仿真模擬分析。

根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64—2015）相關(guān)條文要求，對(duì)鋼桁架橋進(jìn)行以下分析計(jì)算。

3.1 橋梁強(qiáng)度計(jì)算

按承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算鋼桁架橋強(qiáng)度，計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

表2 主桁架強(qiáng)度計(jì)算

表3 橋面鋼箱梁強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算結(jié)果

由表2、表3 可見，鋼桁架橋上部各構(gòu)件強(qiáng)度均能滿足規(guī)范要求。

3.2 橋梁疲勞計(jì)算

根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64—2015）第5.5.1 條規(guī)定，承受汽車荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件與連接，應(yīng)按疲勞細(xì)節(jié)類別進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。該橋鋼箱梁疲勞荷載選用計(jì)算模型Ⅰ。經(jīng)計(jì)算，構(gòu)件最大正應(yīng)力幅、剪應(yīng)力幅分別為56. 8 MPa、7. 3 MPa，均能滿足規(guī)范要求。

4 結(jié) 語

當(dāng)前越來越多的橋梁建設(shè)不再過度關(guān)注交通功能，而是對(duì)橋梁景觀功能提出了更高的要求。只有在橋梁工程建設(shè)全過程中引入景觀設(shè)計(jì)概念，在安全、適用、經(jīng)濟(jì)、耐久的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新，考慮橋位處地形、地貌及人文，才能使橋梁具有獨(dú)特的風(fēng)格。