1、概况
新光大桥为广州新光快速路上跨越珠江主航道的一座桥梁,本桥上游2500m处为洛溪大桥,下游1500m为番禺大桥。桥位处年平均气温较高,年平均气温21.8℃。年平均降水量1702.5mm,最大风速22m/s,瞬时极大风速达35.4m/s。
新光大桥为城市快速道路,设计速度80km/h,双向六车道,两侧设3m宽的人行通道。设计风速:27.9m/s(离地10m频率1%10分钟平均最大风速)。通航净空:通航净高大于34m,双向通航孔净宽210m。设计水位:8.13m,最高通航水位7.4m。地震基本烈度:7度(按8度设防)。
大桥总体效果图
2 主桥结构
新光大桥跨越珠江主航道,其桥跨按(3×50)m+(177+428+177)m+(3×50)m三联连续桥跨结构布置,全长1083.2m。
图1 全桥立面图(单位:mm)
主桥三连拱为三跨连续刚架钢桁拱桥(两个边墩墩顶设置顺桥向活动支座,两个三角刚构相当于与上部系杆拱固结的刚架墩),见图1。
(1)基础
本桥所有基础均采用嵌岩钻孔桩基础,大桥的主墩是 5号、6号墩,为整体承台,承台尺寸为48.3mx34.7m,承台厚度6.0m,桩基础直径为2.6m,每个基础设36根桩基,全桥共72根。 承台结构图如图2所示。
图2 承台结构图(单位:cm)
其施工选定单壁钢板桩围堰且通过抽水降低水位而不作封底层的方案。钢板桩围堰平面尺寸确定为52.0×38m,围堰由FSPⅣ型钢板桩、围檩和支撑组成,围堰施工见图3。
图3 承台围堰施工
(2)三角刚架
三角刚架两侧斜腿为主跨、边跨拱圈的延续。主跨侧斜腿拱脚处截面径向高为12m,与桥面梁交界处截面径向高为10.5m;边跨侧斜腿拱脚处截面径向高为12m,与桥面梁交界处截面径向高为9.0m;斜腿宽5.6m。主、边拱两侧斜腿根部为实体截面,斜腿与系梁相交区也为实体截面,斜腿中间部分为箱型截面,翼缘板厚1.5m,腹板厚1.2m。斜腿为钢筋混凝土结构,如图4。
图4 三角刚架构造(单位:mm)
图5 三角刚架施工
三角刚架的施工5号墩采用搭设满堂支架法施工,6号墩采用劲性骨架法施工,都采用水平拉杆,如图5。系梁也为实体矩形截面,跨中高3m,与斜腿相交处高6m。
(3)拱肋
主跨为一孔428m(净跨416m),矢高为104m,矢跨比为l/4,拱轴系数为m=l.2的悬链线变桁高拱肋,两拱肋的横向中心距为28.1m。拱顶截面径向高为7.5m,拱脚截面径向高为12.0m。拱肋上、下弦均为箱形断面,箱高为1.58m,箱内宽为2.10m定值以便于腹杆连接。钢箱最大板厚50mm。拱肋腹杆为“H”型截面,与上、下弦整体节点板通过高强度螺栓连接。
图6 主拱拱肋
边跨为177m(净跨171m)的不对称变桁高三次抛物线拱肋,两拱肋的横向中心距为28.1m。三角刚构侧拱脚截面径向高为12.0m,交界墩侧拱肋截面径向高为7.5m,拱顶截面径向高为7.5m,矢高为56m。拱肋构造基本同主跨。
图7 边拱拱肋
图8 拱肋弦管、腹杆构造图(单位:mm)
全桥共设置11组横撑,主拱拱肋7组,两边拱拱肋各2组。钢桁拱肋间为桁架式横撑,横撑上、下弦杆均为箱形断面。横撑上平面设三角形平纵联,横撑上、下弦杆通过竖面的三角形横联连成整体,上平联及横联杆件截面均为工形断面(主拱拱肋两端横撑的上平联斜杆为箱型截面)。
三角刚构上的主跨、边跨钢桁拱脚段采用“固结”连接方案,拱肋上、下弦杆均伸入三角刚构斜腿内,伸入深度均大于4m。弦杆钢箱内设钢混过渡段,延伸至三角刚构以上一定高度,内设预应力粗钢筋和普通钢筋,并伸至三角刚构斜腿内一定深度。见图5。
(4)桥面结构
主跨由钢横梁、钢纵梁、钢筋混凝土桥面板组成,为半漂浮式桥面结构体系。主跨部分由吊杆支承钢横梁,其余钢横梁放在三角刚构桥面梁的槽口上,并在钢横梁下翼缘两端设置顺桥向活动球型钢支座(顺桥向位移量±250mm、横桥向位移量±15mm),边跨是指边拱及三角刚构部分。此部分桥面结构由边拱混凝土系杆或三角刚构桥面系梁+混凝土纵、横梁+预制桥面板+后浇层组成。混凝土横、纵梁组成了桥面格子梁体系,预制桥面板支承于纵横梁顶面,浇注接缝混凝土和桥面后浇层形成整体桥面板。
图9 主跨桥面系布置图(单位:mm)
边跨桥面横梁为预应力混凝土结构,端横梁Hc0为箱形断面,宽2.0m,高1.87m~2.11m,其余混凝土横梁均为矩形断面,宽0.8m,高2.0m~2.24m。
边跨桥面纵梁为钢筋混凝土结构.桥面板由厚12cm(14cm)C50钢筋混凝土预制板+10cm厚C50混凝土后浇层+8cm厚中粒式改性沥青混凝土组成。
图10 边跨桥面系布置图(单位:mm)
(5)系杆
每个拱肋布置8束系杆,系杆两端锚固于三角刚构处拱肋上弦杆外侧。由系杆支撑架支撑在钢横梁顶板上。系杆支承架既作为系杆施工用支架,又是系杆在运营状态的永久支撑构件,便于日后系杆的换索施工。
(6)拱肋的安装
拱肋在制造厂内分节段制作完成后,运至拼装场进行组拼。边拱肋拼装是在桥位处搭设拼装支架进行,主拱肋是在距离桥位处200m的拼装场内分为三大段进行拼装,见图11、12。
图11 拼装边拱肋 图12 拼装主拱肋
(4)拱肋提升安装
全桥拱肋采用同步液压提升技术安装。两边跨拱肋不包括拱脚段和合龙段,整体节段长度为104m,提升重量1800t;主拱两边大节段(简称边段)长度为60m,提升重量约1200t,中间大节段(简称中段)长度为168.0m,提升重量约3200t。中段就位后,精调拱肋线形、高程后,精确测量拱肋合龙长度,安装合龙段。
图13 边拱肋提升 图14 主拱肋提升
3.主要技术特点和创新点
①设计和施工了主跨428m总长782m的三跨连续中承式钢桁拱桥和三角刚构的混合结构桥型,主、边拱桥面结构最终确定的半漂浮桥面系及柔性系杆的结构体系,有效地解决了基础不平衡水平力和弯矩,使全桥结构受力最为合理。
②钢桁与预应力V型刚构钢混过渡段的连接技术,是桥梁上第一次采用。
③主墩基础不封底单层钢板桩围堰,单个面积2000m2,计算水深10m。其计算方法补充完善了钢板桩的计算理论。
④分别采用支架加对拉拉杆及劲性骨架加对拉拉杆的施工方法施工两岸的三角刚构,单个三角刚构的混凝土方量为5700m3。
⑤钢桁拱肋段,分别采用同步提升技术进行提升安装。主跨拱肋采用三大段提升,两岸边跨拱肋分别采用一大段提升。其中主拱中段提升高度85m,提升重量3200t,创我国桥梁施工的最高纪录,在世界桥梁施工中名列前茅。
4.有关资料
桥名:广州新光大桥
桥型:连续刚架钢桁拱桥
跨径:177m+428m+177m
设计单位:中铁工程设计咨询集团有限公司(铁道专业设计院)
施工单位:贵州省桥梁工程总公司
混凝土用量:104492m3
钢材用量:27857t
造 价:4.1亿元
建成日期:2006年12月