石岐河特大桥主桥方案设计

刘丽鹏

(广东省交通规划设计研究院股份有限公司，广东广州 510507)

石岐河特大桥主桥方案设计

刘丽鹏

(广东省交通规划设计研究院股份有限公司，广东广州 510507)

结合石岐河特大桥的工程概况与主要技术指标，选取了(70+120+70)m连续刚构主桥方案，并从上部构造、预应力束布置、下部结构等方面，阐述了主桥的设计要点，以确保桥梁的安全性。

桥梁，桥型，预应力体系，施工图

0 引言

中山市大南路工程经过中山市南区及大涌镇，是连接南区与大涌镇的一级公路。石岐河特大桥是该项目跨越石岐河水道的一座特大型桥梁。该桥将成为连接大涌镇与南区的重要通道，为中山南区交通、经济、文化的发展发挥积极推动作用。根据该桥位处地形地物、水利、航道、抗震、景观等多方面的要求，对主桥方案进行了深入比选，阐述了此类桥梁的一些设计要点，同时对施工图设计方案进行详细介绍，为同类桥梁的设计提供思路和方法。

1 桥梁概况

桥位处所处石岐河水道宽度约140 m，航道等级为Ⅳ级航道。根据大桥通航论证报告:通航孔按单孔双向通航设置，通航净宽为103 m，顶宽93 m，净高不小于8.5 m，设计最高通航水位为2.344 m。桥位处地震基本烈度为7度(地震动峰值加速度为0.1g)，按8度设防。

2 主要技术指标

公路等级:双向六车道，一级公路;设计时速:80 km/h;设计荷载:公路一级;通航孔净高8.5 m，净宽103 m;地震荷载:地震动峰值加速度为0.1g，烈度为7度。

3 方案设计

根据桥位处水文、地质及通航条件，本着“实用、安全、经济、美观”的原则，方案在满足通航前提下，重点突出结构的安全性、经济性、实用性。力求采用技术先进、工艺成熟、安全耐久、经济合理的桥型方案。桥址处水面宽度约140 m，若一跨过河，跨径在180 m以上，规模较大，造价较高。综合考虑通航净宽要求、桥轴线与水流夹角13°、墩台的尺寸与河堤位置关系，主跨合理跨径宜为110 m～120 m，主墩均布在堤岸附近。跨径110 m～120 m，可用桥型有连续刚构、矮塔斜拉桥、拱桥、独塔斜拉桥等。

3.1 (70+120+70)m连续刚构方案

主桥采用(70+120+70)m连续刚构，边中跨比0.583。主梁为P.C混凝土梁，截面为变高度直腹板单箱单室截面。主梁顶宽15.4 m，翼缘板宽4 m。墩顶梁高7.4 m;跨中梁高3 m;梁高按二次抛物线变化;底板水平，顶板通过腹板高差来设2%的横坡，主梁为三向预应力体系。

桥型布置图见图1。

图1 连续刚构桥型布置图

主墩为单箱单室矩形截面，截面尺寸7.4 m×3.0 m。基础采用6根φ2.2 m的钻孔灌注桩，分离式钢筋混凝土承台，承台尺寸12.6 m×8.1 m，厚度4 m。

本方案桩基采用钻孔灌注桩，承台采用钢板桩围堰法，主墩采用爬模法浇筑，主梁采用悬浇法施工，总工期约16个月。

3.2 (70+120+70)m矮塔斜拉桥方案

主桥采用双塔双索面矮塔斜拉桥，塔墩梁固结体系，边中跨比为0.583。主梁为P.C混凝土梁，截面为变高度斜腹板单箱三室截面。主梁顶宽32.5 m，翼缘板宽6.75 m，翼缘板端部增设了加劲小纵梁，既提高了翼缘板端部刚度，又有效地减小了板跨中内力，适应和优化了主梁横向的受力特点。主梁墩顶梁高4 m，跨中梁高3 m，梁高按二次抛物线变化;横坡设置同连续刚构方案。主梁为三向预应力体系。

斜拉索采用双排单索面布置，斜拉索采用环氧喷涂钢绞线索，主塔根部无索区长度共30 m，中跨跨中无索区长度18 m，边跨无索区长度17.85 m。梁上索距4 m，塔上索距0.8 m，共36对斜拉索。

主塔采用矩形实心钢筋混凝土塔，塔高18 m，塔身截面3 m× 2 m。从美观考虑，沿纵桥向塔顶设计成对称尖顶，外形简洁大方。斜拉索在塔顶的锚固采用分丝管鞍座结构。

主墩为钢筋混凝土矩形实体墩，截面尺寸19 m×3 m。基础采用10根φ2.5 m的钻孔灌注桩，采用整体式钢筋混凝土承台，承台尺寸25 m×9.4 m，厚度4.5 m。

本方案桩基采用钻孔灌注桩，承台可采用钢板桩围堰法，主塔、主墩采用爬模现浇，主梁采用挂篮悬浇施工，总工期约为20个月。

3.3 (33.2+66.8+125)m独塔斜拉桥方案

主桥采用独塔双索面斜拉桥，塔墩梁固结体系，边中跨比为0.8。辅助墩墩顶设拉压支座，辅助墩和过渡墩支座纵向滑移横向约束。主梁采用预应力混凝土肋板式结构。

桥面宽34.5 m，主梁中心高2.5 m，主肋高2.2 m，桥面板厚0.25 m，局部加厚到0.65 m;横梁厚度有0.3 m，0.5 m，1.5 m三种。

斜拉索按空间扇形索面布置，采用平行高强钢丝斜拉索，主塔两侧各分布19对，共76根。

主塔为钢筋混凝土矩形实心截面，塔高78 m，纵桥向宽度6 m，横桥向2.8 m～4.5 m。基础采用14根φ2.8 m的钻孔灌注桩，采用钢筋混凝土圆形承台，直径18 m，厚度6 m。

本方案桩基采用钻孔灌注桩，承台可采用钢板桩围堰法施工，主塔、主墩采用爬模现浇，主梁采用挂篮现浇施工，总工期约24个月。

3.4 方案综合比选

设计方案综合比较如表1所示。

表1 主桥方案综合比较表

3.5 结论

通过三种方案综合比较，推荐采用(70+120+70)m连续刚构，且已经按连续刚构进行施工。

4 施工图方案设计

4.1 上部构造

主梁采用C55混凝土，半幅桥宽15.4 m，底宽7.4 m。根部高7.1 m，跨中及边跨端部梁高3 m。腹板采用90 cm，75 cm，60 cm，45 cm四种。底板厚度由根部90 cm按二次抛物线渐变到跨中30 cm;主梁顶板厚墩顶为50 cm，其余均为28 cm。其主梁断面布置见图2。

图2 主桥墩顶及跨中横断面图

4.2 预应力束布置

主梁为三向预应力体系，纵桥向、横桥向、竖向预应力均采用高桥低松弛钢绞线，其抗拉强度标准值fpk=1 860 MPa。纵向顶板束用15，17与19φs15.2 mm钢绞线，腹板束用17φs15.2 mm钢绞线;边跨底板采用19φs15.2 mm钢绞线;中跨底板采用25φs15.2 mm钢绞线。除边跨现浇段顶板钢束T17，T18采用单端张拉外，其余均采用两端张拉。预应力管道均采用塑料波纹管，采用真空压浆工艺灌浆。

顶板横向预应力为3φs15.2 mm钢绞线，交错单端张拉。预应力管道采用配套扁形波纹管70 mm×19 mm，采用真空压浆工艺灌浆。

竖向预应力钢筋布置于腹板，为3φs15.2 mm钢绞线，在顶板上进行单端张拉，为防止竖向预应力松弛，采用二次张拉工艺;波纹管为内径50塑料波纹管，采用真空压浆工艺灌浆。

4.3 下部结构

主墩采用空心矩形墩，截面尺寸7.4 m×3.0 m，对应壁厚为0.8 m×0.6 m。半幅桥主墩基础采用6根φ2.2 m钻孔灌注桩，按嵌岩桩设计。为增加有效通航净宽，根据航道部门要求，承台顶面埋至最低通航水位船舶吃水线以下。承台尺寸12.6 m× 8.1 m，厚4.0 m。

过渡墩采用直径1.8 m圆柱墩;基础采用4根φ1.5 m钻孔灌注桩，按嵌岩桩设计;承台采用工字形承台，承台尺寸8.7 m× 6.5 m，厚2.5 m。

5 设计要点

1)适当增大梁高，增加腹板厚度，提高整个结构的承载能力和斜截面抗剪能力，同时截面主拉应力可以降低很多。

2)考虑到理论计算与现场实际情况存在差异，优化钢束布置并增大跨中下缘压应力储备，对跨中的下挠以及底板的裂缝都能有效的改善。

3)加强主梁横向计算，保证跨中底板有足够的厚度，重视跨中底板受力钢筋的布置，同时增设底板预应力防崩钢筋，进一步提高跨中底板的抗裂性能。

4)考虑到混凝土的收缩徐变对跨中挠度的影响，结构分析软件很难准确模拟，故设计过程中适当加大跨中预拱度，以抵消箱梁后期跨中的下挠。

6 结语

桥梁设计是一个系统复杂的工程，受地形地物、水利、航道等多方面条件限制，同时还要满足一定的景观环保要求。通过方案比选确定一个相对合理方案，再通过结构计算软件分析，对强度、应力和挠度进行严格校核，才能保证结构安全，设计合理，经济高效。通过对石岐河特大桥的分析，希望对同类桥梁的设计提供参考。

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［6］ 范立础.桥梁工程［M］.北京:人民交通出版社，2001.

Scheme design of main Shiqi River Bridge

Liu Lipeng
(Guangdong Highway Design Institute Co.，Ltd，Guangzhou 510507，China)

Combining with the engineering general situation and main technical indicators of Shiqi River Bridge，this paper selected the(70+ 120+70)m continuous rigid frame main bridge scheme，and from the upper structure，pre-stressed beam layout，lower structure and other aspects，elaborated the design key points of main bridge，in order to ensure the safety of bridge.

bridge，bridge type，pre-stressed system，construction drawing

U442.5

A

1009-6825(2016)35-0165-03

2016-10-10

刘丽鹏(1986-)，男，工程师