金鳳橋橋型方案選擇

鄭建榮

（福建農(nóng)林大學(xué)交通與土木工程學(xué)院 福州 350002）

1 前言

金鳳橋位于仙游縣鯉南鎮(zhèn)金鳳片區(qū)的中軸線，跨越木蘭溪，河道寬度約165m，與高速公路出口僅1km，建成后將成為高速車流轉(zhuǎn)市政車流的重要通道，是縣城的東大門，同時(shí)結(jié)合仙港大道、木蘭大道，使木蘭兩岸的鯉北片區(qū)、寶泉片區(qū)、鯉南片區(qū)連接更為緊密，過境交通也可以得到有效的解決。

本工程橋位處道路豎向標(biāo)高與周圍規(guī)劃用地相差不大，且橋位與縣道231、木蘭大道交叉口較近。考慮到周邊環(huán)境的特點(diǎn)，橋梁方案宜更好的融入周邊的環(huán)境，不給周邊環(huán)境造成負(fù)擔(dān)，是比較符合此橋位情況的橋型方案。同時(shí)，沿木蘭溪規(guī)劃設(shè)置休閑景觀帶，因此該橋位處橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)造型優(yōu)美，有一定的地域特色。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

橋位處平縱面線形與城市總體規(guī)劃一致，橋梁標(biāo)準(zhǔn)斷面布置如下：3.5m（人行道）+3.5m（非機(jī)動(dòng)車道）+0.5m（機(jī)非分隔欄桿）+14.5m（機(jī)動(dòng)車道）+0.5m（護(hù)欄）+2m（中央分隔帶）+0.5m（護(hù)欄）+14.5m（機(jī)動(dòng)車道）+0.5m（機(jī)非分隔欄桿）+3.5m（非機(jī)動(dòng)車道）+3.5m（人行道），橋梁總寬47m。

主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年；橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)；橋梁設(shè)計(jì)荷載：汽車荷載：城-A級(jí)；抗震標(biāo)準(zhǔn)：地震基本烈度Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度0.10g。

3 主要橋型方案

3.1 上承式單箱雙室變截面箱型拱

本方案采用上承式單箱雙室變截面箱型拱，橋梁與河道正交，跨徑布置為26+3×38+26m。

圖1 上承式單箱雙室變截面箱型拱

（1）橋孔設(shè)計(jì)

結(jié)合橋型設(shè)計(jì)、景觀需求，橋梁采用五跨過河，與規(guī)劃河道正交，跨徑布置為26+3×38+26m。橋梁全長(zhǎng)173m。

（2）橋型方案設(shè)計(jì)

主拱結(jié)構(gòu)：本方案為上承式單箱雙室變截面箱型拱，主拱拱軸線采用拋物線，拱腳處截面高1.5m，拱頂處截面高1.2m，矢跨比為1/7。主拱箱梁中腹板厚度采用45～75cm，邊腹板厚度采用50～80cm；主拱箱梁頂、底板厚均為22cm。每個(gè)主拱圈均設(shè)置有五個(gè)橫梁，除與腹拱交接處橫梁厚度為1.2m外，其余厚度均為0.4m。與腹拱交接處橫梁沿主拱拱軸線徑向設(shè)置，其余橫梁作豎向布置。

主拱勁性骨架：采用空間桁拱體系，由上弦桿、下弦桿、腹桿、平聯(lián)及加勁構(gòu)件組成。弦桿采用無縫鋼管，腹桿采用等邊角鋼，平聯(lián)采用不等邊角鋼。腹桿、橫聯(lián)與弦桿采用節(jié)點(diǎn)板連接，并在連接位置橫斷面上設(shè)置加勁板，所有構(gòu)件均采用焊接方式連接。

勁性骨架由6根弦桿（3根上弦桿、3根下弦桿）、直腹桿、斜腹桿、平聯(lián)橫撐和斜撐通過節(jié)點(diǎn)板焊接成桁拱結(jié)構(gòu)，在平聯(lián)、直腹桿與弦桿，相交位置設(shè)置加勁板；在主拱橫隔處及合攏段直腹桿處設(shè)置橫聯(lián)加強(qiáng)橫向聯(lián)系，其余區(qū)段橫聯(lián)大致按縱向間距4.5m設(shè)置一道；在主墩1/4跨徑范圍內(nèi)加厚弦桿壁厚。截面高由拱座處1.4m變化至跨中1m，矢跨比及拱軸線方程與主拱混凝土結(jié)構(gòu)保持一致。

拱腳：采用實(shí)心混凝土斷面，便于拱座裝置及相關(guān)預(yù)埋件的設(shè)置，有效地避免拱座裝置及相關(guān)預(yù)埋件與主拱普通鋼筋的沖突。

3.2 塔梁固接式斜塔懸索橋

本方案為塔梁固接式斜塔懸索橋，橋梁與河道正交。主橋跨徑78m，左右引橋各采用2跨20mPC簡(jiǎn)支空心板梁，橋梁全長(zhǎng)173m。

圖2 塔梁固接式斜塔懸索橋

（1）橋孔設(shè)計(jì)

結(jié)合橋型設(shè)計(jì)、景觀需求，橋梁采用五跨過河，與規(guī)劃河道正交，主橋跨徑78m，左右引橋各采用2跨20mPC簡(jiǎn)支空心板梁，橋梁全長(zhǎng)173m。

（2）橋型方案設(shè)計(jì)

上部結(jié)構(gòu)：主橋上部結(jié)構(gòu)采用塔梁固接的斜塔無背索懸索橋，主跨78m。引橋左右各采用2跨20mPC簡(jiǎn)支空心板梁，高0.95m。

主橋主梁：主梁為鋼筋混凝土帶懸臂的箱梁，單箱六室，梁高2.70m，箱梁頂設(shè)2.0%橫坡，每隔5m設(shè)置一道橫梁，橫梁寬度0.4m。

索塔：塔高12m，在立面上向外傾斜27°，在橫向向外傾斜10°。索塔采用雙柱式索塔，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并與主梁固接，塔柱內(nèi)設(shè)勁性鋼骨架。

主纜：全橋主纜共2根，采用冷鑄錨錨固體系，冷鑄錨頭現(xiàn)場(chǎng)鑄造，主纜直接錨固于塔頂，依靠塔身自重來平衡主纜的拉力。

吊桿：全橋吊桿共13對(duì)，吊桿間距5.0m，立面線形方向與塔保持平行，向兩邊傾斜27°，采用φ5.1的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1670MPa。吊桿采用單根成品鋼絲索，外包PE保護(hù)套，上端用冷鑄錨錨固體系，下端用吊桿錨錨固體系。吊桿上端與索夾采用耳板銷接，下端與梁體為吊桿錨錨固，張拉端設(shè)在梁底。

3.3 變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋

本方案為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橋梁與河道正交。主橋跨徑布置為5×33m一聯(lián)，橋梁全長(zhǎng)173m。

（1）橋孔設(shè)計(jì)

結(jié)合橋型設(shè)計(jì)、景觀需求，橋梁采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，與規(guī)劃河道正交，主橋跨徑布置為5×33m一聯(lián)，橋梁全長(zhǎng)173m。

（2）橋型方案設(shè)計(jì)

上部結(jié)構(gòu)：采用5孔33m變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋，長(zhǎng)度165m。橋梁采用單箱三室斷面，跨中梁高為1.4m，端部梁高為3.3m。施工方案采用支架現(xiàn)澆。

下部結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的重量及荷載通過支座傳遞給下部結(jié)構(gòu)，每個(gè)橋墩設(shè)兩個(gè)立柱，立柱截面四周采用梅花形的截面形式。每個(gè)橋墩基礎(chǔ)采用4根φ2m鉆孔灌注樁接承臺(tái)，承臺(tái)頂面低于常水位1m，厚2m。

圖3 變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋

4 橋型方案比選

4.1 上承式單箱雙室變截面箱型拱橋

橋梁主體設(shè)計(jì)方案為一座五孔上承式單箱雙室變截面箱型拱橋，主拱高度以曲線變化，與上部梁的梁高曲線完美融合在一起，并與水體遙相呼應(yīng)，相互襯托。主橋設(shè)置了腹拱與主拱一一對(duì)應(yīng)，錯(cuò)落有致，凸顯現(xiàn)代剛勁之美。

4.2 塔梁固接式斜塔懸索橋

橋梁方案為主跨78m塔梁固接式斜塔懸索橋，屬于新穎結(jié)構(gòu)，突出了后現(xiàn)代主義風(fēng)格的簡(jiǎn)潔大氣。斜塔和斜吊桿的使用使得整座橋梁看起來活潑靈動(dòng)，空間斜塔及塔梁的固接使得無背索的設(shè)計(jì)在理論上得以實(shí)現(xiàn)，也使得整座橋梁看起來更加簡(jiǎn)潔、現(xiàn)代，相對(duì)較矮的塔（約12m）不僅排除了其對(duì)片區(qū)周圍高層建筑喧賓奪主之嫌，而且還緊扣了這座城市親水的文化精神。此方案簡(jiǎn)潔而不失現(xiàn)代，很好的把新老城區(qū)結(jié)合在一起，也不失為有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。

4.3 變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋

橋梁方案為一座五跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橋梁弧線優(yōu)美輕柔、古樸大方。線型舒展優(yōu)雅，簡(jiǎn)潔而富有變化。橋梁通過古典、優(yōu)雅的造型，流線的橋身，烘托典雅的氣勢(shì)，營(yíng)造古典韻味的橋梁景觀。優(yōu)美的弧線形體感和純凈清新的色彩，壁立水中，安靜而不張揚(yáng)與兩岸綠化融為一體，渾然天成。珠圓玉潤(rùn)的橋體形態(tài)，融橋于景，和諧自然。

4.4 橋梁方案比選結(jié)論

根據(jù)以上各方案的論述對(duì)比，各個(gè)橋型方案的優(yōu)缺點(diǎn)列于表1。

表1

由表1可見，綜合比較各個(gè)方案的特點(diǎn)，方案一造型優(yōu)美、壯觀，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，可成為仙游金鳳片區(qū)內(nèi)的亮麗一景。橋梁結(jié)構(gòu)和跨徑布置協(xié)調(diào)，景觀效果好，施工工藝成熟，施工質(zhì)量易保證。建議采用方案一上承式單箱雙室變截面箱型拱橋作為推薦方案。