1、 概况
大沽桥是天津市海河综合开发工程中第一座新建桥梁，是一座中跨为敞开式大小拱空间四索面吊杆下承式系杆拱桥，边跨钢梁与中跨拱梁结构刚性连接，形成三跨连续结构。桥梁全长154m,跨径为24m+106m+24m，桥面宽为30m—59m，机动车道宽为24m，两侧均有5.5m的镂空部分，在镂空部分的外侧为观景平台，观景平台为直径不同的两个圆弧曲线。
车行道为双向六车道，设计行车速度： V=40km/h。桥位区平均海拔20m高度处，频率1/100的10分钟平均最大风压为600Pa。场地地震基本烈度为Ⅶ度，结构物按Ⅷ度设防。
海河规划为Ⅵ级航道，要求桥下净空4.5m，主航道净宽30m。
图1 大沽桥全景
2、 主桥结构
天津大沽桥主桥为下承式系杆拱钢桥，由两个不对称的拱圈构成，大拱圈拱高39m，面向东方，象征着太阳；小拱圈拱高19m，面向西方，象征着月亮。由于两条拱肋高度不同，而且拱平面倾斜，使得桥梁的整体具有特异的美观效果。大拱侧人行道由桥头位置宽3.0m按曲线渐变到主跨跨中位置宽11.5m，小拱侧人行道由桥头位置宽3.0m按曲线渐变到主跨跨中位置宽8.5m。桥梁主跨车行道与人行道之间设计有宽5.5m的镂空梁。桥梁结构为顺桥向对称，横桥向不对称。
图2 桥型布置图（单位：cm）
（1）非对称倾斜拱结构
大、小拱肋均为倾斜的钢箱结构。大拱平面向外倾斜比例1：3，拱圈在竖直平面内的投影高度为39m，横截面为梯形变截面，上底宽自拱顶至拱脚由1.3m至2.2m线性变化，梯形高度与上底宽相等。小拱平面向外倾斜比例1：2.5, 拱圈在竖直平面内的投影高度为19m，横截面为梯形等截面，上底宽1.5m，梯形高度与上底宽相等。大拱拱脚距离道路中心线14.93 m，小拱拱脚距离道路中心线14.44m。拱脚底与钢箱梁顶面齐平并由高强螺栓连接在中横系梁上。大拱侧系杆与大拱脚距离3.423m，预加力6000kN；小拱侧系杆与小拱脚距离2.933m，总预加力10500kN。车行道桥面结构为24m宽正交异性板钢箱梁，钢箱顶板为带U肋的正交异性板，钢箱底板为带板肋的正交异性板，梁高由道路中心线处的1.3m按1.5%的横坡变到1.06m。
图3 大小拱形式图
图4 挂索后的大小拱
但为了实现本桥的特色，并考虑到景观步道吊杆对拱结构的影响，需要车行道侧的吊杆与拱平面存在偏心，来平衡景观步道侧吊杆对拱的倾覆力矩,拱的倾斜布置又显得有其合理性。
（2）景观步道的设计
本桥在功能上既要满足车辆通行，还要满足人行通过。对于人行方案设计既考虑了通行要求，又提供了游览功能，这方面的考虑是以往单纯功能桥梁所没有的，结合大、小拱平面投影区域大小的不同，景观平台的尺寸又有所不同。
景观步道与车行道间有一5.5m段，考虑为镂空梁，可为人、车之间分离，提供安全保障。
图5 景观步道平面（单位：mm）
图6 景观步道实景
（3）横桥向三跨连续梁
主桥的两道拱为了承担车行桥及两侧景观步道的荷载，每道拱上设置了两排吊杆，分别吊在车行道外侧和景观步道外侧。吊杆的设置是比较合理的，由于拱外倾的缘故车行道外侧的吊杆也外倾，对行车净空没有任何影响，景观步道外侧的吊杆设置在外侧的挑梁上，对于净空要求较低的人行基本也没有影响。
面系的受力控制是横桥向控制，横向每个断面有4根吊杆，结构受力上可以看作三跨连续梁，三跨的跨径布置由吊杆间距控制，尤其在桥跨中心跨径匀称（18.5+24+15.5m），三跨连续梁的效果明显，这也是本桥采用较小梁高（1.06～1.3m）的一个有利因素。
图7 横桥向断面（单位：cm）
（4）顺桥向三跨连续梁
本桥顺桥向为三跨连续结构，除主桥外两侧各有一跨钢箱梁结构，三跨为一整体，跨径布置为24+106+24m。为了增加结构尤其拱脚位置的结构刚度，减小拱脚位置的转动角度，并且对边跨的结构受力也有一定的益处。
图8 顺桥向断面（单位：cm）
图9 大沽桥夜景
（5）吊杆
全桥共有88根吊杆，其中大拱内侧吊杆25根、外侧吊杆23根，小拱内侧吊杆25根、外侧吊杆15根。吊杆采用热挤聚乙烯高强平行钢丝拉索。内吊杆为Ф5-73丝钢丝束；外吊杆为Ф5-19丝钢丝束。吊杆与拱肋的连接端采用叉耳式构造热铸锚，与钢箱梁的连接端采用冷铸墩头锚。
图10 大沽桥不对称吊杆
（6）系杆
在车行道钢梁内布置有4组用于平衡拱脚水平推力的系杆，系杆均采用非集束钢绞线形式。其中在大拱侧2组，每组37根钢绞线，小拱侧2组，每组55根钢绞线。绞线在钢梁内顺桥方向曲线布置，线型与道路线型相同，以每道横隔梁位置的穿孔式转向器实现曲线布置。由于采用非集束形式布置，要求每根钢绞线均设置外挤PE,每组钢绞线外增设PE防护套。钢绞线采用单根双向张拉工艺，锚垫板下设置纠偏装置。
（7）钢箱拱肋安装
大沽桥大小拱肋具有高度较高、重量较重、向外倾斜角度较大的特点，钢箱拱肋安装的施工难点主要体现在拱肋支撑体系架设；拱肋吊装空间姿态调整；拱肋空间定位精度调节和空间测量控制等方面。由于钢拱整体质量较大，决定将钢拱肋进行分节处理，而后分段吊装、组拼的施工方法。
图11 小拱分节
图12 大拱分节
钢拱肋安装采用八三墩支架体系
图13 八三墩支架体系
钢拱肋安装分为拱脚段安装、标准段安装和合拢段安装。
图14 拱脚段安装
图15 标准段安装
图16 合拢段安装
3、 主要技术特点和创新点
（1） 由于大沽桥结构构件设置复杂、空间受力特性明显，为了能够全面、细致的分析结
构的受力特点，桥梁结构分析计算采用多种大型空间结构计算程序ANYSYS、MIDAS、千年Robot等多个专业程序进行全面的静、动力计算分析，并反复进行复核验算，确保了桥梁结构的安全稳定，并自行编制了多种更便利的补充程序和符合设计实际的后处理模块, 为以后空间异型桥梁设计提供了合理、高效的桥梁设计手段
（2） 大沽桥工程横系梁拱脚加强部位（材质为Q345qD，肋板的厚度为16、20mm）及拱
箱（材质为Q370qD，板厚为32、40、60mm）的主角焊缝的焊接是典型的狭小空间焊接。通过施工前的一系列研究，制定了《焊接工艺评定试验方案》，对应每一种接头都制定了焊接工艺，保证了焊接质量。
（3） 大沽桥拱和纵梁均为厚板结构，板厚为32—60mm，材质为Q370qD，这么厚的钢板
应用于全焊钢桥中无论是在国内还是在国外都是罕见的。通过大量的试验、数据采集，并对试验数据 进行整理、归纳、分析、总结出比较完善的厚板焊接工艺，为今后厚板结构在钢桥中的应用提供了成功经验。
（4）将三维坐标法应用于系杆拱桥空间定位的施工测量中。
（5）钢拱肋安装中采用了分节处理，而后分段吊装、组拼的施工方法，确保了拱肋在空间状态下的稳定及定位安装时空间位置的准确。
（6）首次在我国北方地区钢桥面铺装中采用环氧沥青混凝土铺装技术（厚50mm），经大交通量及高温考验，性能稳定，使用良好。
天津海河大沽桥工程曾先后获得中国市政金杯示范工程奖、中国施工企业管理协会科学技术奖技术创新成果二等奖、尤金•菲戈奖。
4、 有关资料
桥名：天津海河大桥
桥型：下承式外倾钢系杆拱桥
跨径：24+106+24m
设计单位：天津城建设计院有限公司 (Tianjin Urban Construction Design Institute)
施工单位：天津城建集团第三市政公路工程有限公司(Tianjin Urban Construction Group,the 3rd Municipal &Highway Engineering Co.LTD)
混凝土用量：13000
钢材用量：6000t
造 价：1.6亿元
建成日期：2005年3月
