株洲湘江八桥总体方案设计

袁士殊

（株洲市城市建设发展集团有限公司，湖南株洲412000）

株洲湘江八桥总体方案设计

袁士殊

（株洲市城市建设发展集团有限公司，湖南株洲412000）

株洲湘江八桥是连接石峰区及天元区两个区域的新越江通道，大桥的建设将加强了轨道科技城、清水塘生态新城及栗雨工业园间、武广新城的联系，交通功能十分突出。从项目背景、工程概况、功能定位、主要技术标准、总体方案设计等方面对栗雨大桥的设计做了较为全面的介绍。

功能定位；总体方案设计；方案比选

1 项目背景

株洲湘江八桥是连接石峰区及天元区两个区域的新越江通道，是联系株洲轨道科技城、清水塘生态新城与栗雨工业园的重要通道（见图1）。

图1 株洲湘江八桥地理位置图

从规划路网分析，清水塘片区和栗雨工业区共设置2座跨湘江大桥，即现状石峰大桥和规划湘芸大桥，两桥间距约3.6 km，间距偏大。现状清水塘片区与河西交通联系主要依靠石峰大桥，随着片区开发建设，交通量增加后，将会加剧现在的拥堵情况。

因此，湘江八桥的建设意义重大，该桥的建设加强了轨道科技城、清水塘生态新城及栗雨工业园间、武广新城的联系，交通功能十分突出。

2 工程概况

湘江八桥工程范围起点位于疏港大道交叉口以北，终点新东路口以南，路线全长2.37 km。其中桥梁长度2.19 km，主桥宽度34 m，双向六车道规模[1]。

3 功能定位

该工程的设计理念为：

（1）以人为本，体现交通和谐

充分体现“以人为本绿色交通”的理念，研究机动车、非机动车、行人之间的路权及需求关系，设计方案注重慢行交通（行人和非机动车）的过水道便捷性、舒适性，创建各种交通方式“和谐”共存环境。

（2）立足网络，强调交通功能

立足区域交通网络系统，充分认识本项目在过江通道中的地位和作用，处理好本项目与城市路网、沿线用地开发的关系，保证其节点交通转换效率及畅通，充分发挥栗雨大桥的功能和作用。

（3）景观优先，注重环境协调

栗雨大桥两岸作为清水和栗雨工业区，对周围建筑环境品质要求很高。桥型的选择注重与自然环境、建筑环境相协调，以期使本工程成为交通和景观、环境完美结合的地标性建筑。

（4）节能环保，力求资源节约

在保证交通和通航功能的前提下，合理选择大桥的衔接方案及跨径；并通过技术经济比较，结构设计充分体现新颖、轻巧、安全、美观、经济、便于施工的特点，达到国内和国际同类结构的先进水平。

湘江八桥的功能定位如下[2]：

a.承担区域对外交通功能；

b.承担各功能片区间中长距离交通功能，并促进组团联动；

c.绿色低碳出行理念的需要；

d.一桥一景，增加城市美感、展示城市形象及风貌。

4 主要技术标准

（1）道路等级：主干道。

（2）设计速度

主线：60 km/h；

平行匝道：40 km/h。

（3）荷载标准

a.主线：城-A级；

b.人群荷载：按《城市桥梁人行荷载规范》取用；

c.路面结构计算荷载：双轮组单轴100 kN（BZZ-100）。

（4）净空高度

a.车行道不小于4.5 m；

b.人行道及非机动车道不小于2.5 m。

（5）地震设防烈度：地震基本烈度6度，地震动峰值加速度为0.05 g。

（6）桥梁设计使用年限：100 a。

（7）洪水位：按100 a一遇洪水位43.65 m设计。

（8）通航标准：Ⅱ（3）级航道（2000 t级船舶）,最高通航水位41.96 m（P=5%）。

通航净高10 m，通航孔跨径暂按不小于400 m或不小于600 m两种形式考虑。

5 桥梁总体方案设计

5.1 设计原则

根据大桥的功能定位及建设条件分析，湘江八桥方案设计主要坚持可持续发展战略方针，综合考虑节能、环保、交通、环境、经济效益、综合功能等因素，以精细化设计理念，努力将栗雨大桥打造为品质高雅、环境优美、功能完善、交通均衡，同时能够展现株洲都市风采的魅力廊道，为社会经济发展提供有利保障[3]。

5.2 桥位选择

根据道路路网规划，规划路网分析清水湖片区共设置2座跨湘江大桥，包括现状石峰大桥、规划湘芸路大桥，两桥间距约3.6 km，间距偏大。现状清水湖片区与河西交通联系主要依靠石峰大桥。受部分节点制约，清水湖-石峰大桥-河西路径通行不便捷；远期片区开发完成后，交通量增加，将加剧拥堵状况。石峰大桥为快速环道跨江大桥，湘芸路大桥近期实施可能性低，两片区间近期缺少主干路跨江通道。物流大道和疏港大道、珠江北路均为株洲市交通性主干路，建议二者间增加跨江桥梁，便捷清水湖片区与河西的交通联系，同时保证跨江通道间距合理。

栗雨工业区内珠江路为株洲“三横五纵”骨架路网中重要一纵，该路介于湘芸路与石峰大桥之间，作为湘江八桥的南接线最为合适。而清水塘生态新城内疏港大道、物流西路为主干道，与桥梁所在线位衔接均较为顺畅，都可作为北岸接线选择。

5.3 通航孔设置

本工程通航孔需满足2000吨级货船通航要求，并考虑铜塘湾港区的水域需求，北侧主墩基础宜在码头前沿线内，基础尽可能位于岸上。根据对现状航迹线及通航需求的分析，针对南侧主墩的布置，提出通航孔跨径450 m级及660 m级两种布置方案（见图2）。

图2 通航跨径布置示意

（1）450 m级布置方案

通过对铜塘湾码头水域需求的分析，主跨450 m级布置方案在计入承台及紊流宽度后，基本可满足码头水域及正常通航净宽的需求，同时全桥工程造价经济指标也较为合理。

（2）660 m级布置方案

主跨660 m级布置方案可完全满足铜塘湾码头水域及正常通航净宽的需求，但该方案桥梁规模较大、造价较高。

5.4 断面型式

主桥标准横断面：0.25 m栏杆+1.75 m人行道+2.5 m非机动车道+0.5 m防撞栏杆+11.0 m车行道+2 m中央隔离带+11.0 m机动车道++0.5 m防撞栏杆+2.5 m非机动车道+1.75 m人行道+0.25 m栏杆=34.0 m（见图3）。

图3 主桥标准横断面（单位：m）

5.5 桥型方案初步比选

湘江八桥应是一座能反映出株洲清水湖生态新城发展特色的、别具风格的标志性桥梁景观建筑，并应是应用新工艺和新技术设计出的一座能够反映科技水准的现代桥梁，一座体现以人为本理念与环境协调的人性化的桥梁。

（1）桥型创新

对株洲湘江流域已建桥梁型调查分析，避免造型雷同。

（2）与自然环境相协调

桥位北岸为规划码头用地；南岸为居住用地。场地地势平坦开阔，桥的造型要与周围的自然环境相协调，拱桥、悬索桥与地形协调性较好。

（3）新城文化特色及产业功能

此桥造型的选择要与该地域的历史、经济文化相协调，功能上应满足清水塘生态新城“一心、两园、双基地”的产业空间布局，服务于以铜塘湾港区为核心的长株潭现代化物流基地。

（4）标志性与地标性

清水湖生态新城规划形成“一带、三园、多廊道”的生态空间格局，结合现状沿河两岸形成生态化通廊，观桥视点即以两侧沿河路及码头、桥上行车、航行船舶为主，多角度视点的需求提高和强调了大桥造型的标志性与地标性。

（5）充分考虑通航安全、可实施性和结构经济合理性

桥型方案拟采用四个方案进行比选，见图4。

图4 方案比较示意图

5.5.1 600 m双塔双柱斜拉桥

主桥采用双塔双柱斜拉桥，跨径布置为（75 m+125 m）+600 m+（125 m+75 m），中跨采用扁平钢箱梁，边跨采用混凝土箱梁，半漂浮体系，倾斜双索面扇形布置（见图5）。

图5 600 m双塔双柱斜拉桥总体布置图（单位：mm）

根据株洲当地特色及工程特点，推荐采用水滴形塔，桥塔采用水滴造型，以“水”为源，体现桥位处清水塘、栗雨、湘江所共有的“水”元素，展现株洲创建生态友好型城市的城市形象，象征株洲欣欣向荣和“湘水毕汇、海纳百川”的气魄（见图6）。

图6 600 m双塔双柱斜拉桥效果图

5.5.2 660 m悬索桥

对于660 m的通航孔，采用双塔单跨地锚式悬索桥方案，跨径布置为212 m+660 m+225 m，矢高60 m，矢跨比1/11。全桥设两根主缆，通过锚碇锚固在两岸。总体布置见图7。

图7 660 m悬索桥总体布置图（单位：mm）

桥塔是由塔柱、横梁组成的门式框架结构。塔柱采用混凝土结构，横梁采用钢桁架结构。外形充分汲取株洲的工业元素，具有浓厚的工业历史感，与塔柱刚劲的风格相呼应（见图8）。

5.5.3 450 m双塔双柱斜拉桥

主桥采用双塔双柱斜拉桥，跨径布置为150m+450m+150m，中跨采用叠合梁，边跨采用混凝土箱梁，半漂浮体系，倾斜双索面扇形布置，如图9、图10所示。

图8 660 m悬索桥效果图

图9 450 m双塔双柱斜拉桥总体布置图（单位：mm）

图10 450 m双塔双柱斜拉桥效果图

5.5.4 450 m钢箱拱-斜拉协作

主桥采用中承式钢箱拱，跨径布置为100 m+450 m+100 m，采用双边钢箱梁，边跨省去梁下支柱，采用斜拉结构形式支撑边跨主梁，同时营造独特景观外形，见图11、图12。

图11 450 m钢箱拱-斜拉协作总体布置图（单位：mm）

图12 450 m钢箱拱-斜拉协作效果图

5.6 桥型方案综合比选

桥梁方案比选见表1。

表1 桥型综合比选表

6 结语

株洲湘江八桥的建设将加强轨道科技城、清水塘生态新城及栗雨工业园间、武广新城的联系，提升区域对外交通能力，对改善区域交通条件具有重要意义。本文从项目背景、工程概况、功能定位、主要技术标准、总体方案设计等5个方面对栗雨大桥的设计做了较为全面的介绍，着重阐述了大桥方案比选的过程，可为同类工程提供一定的参考。

[1] 孙建渊,陈阶亮.城市桥梁双层交通的概念设计[J],桥梁建设,2006(2):39-42.

[2] 马骉,颜爱华,邓青儿,等.上海闵浦大桥设计与构思[J].上海建设科技,2010(5):1-4.

[3] 肖汝诚.桥梁结构体系[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，工程师，从事项目管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.019