龙江大桥桥型方案设计与比选
2017-03-20
漳州龙江大桥及接线工程起点位于九龙路与水仙大街交叉处,全长2.00Km,横跨九龙江,为城区道路的重要组成部分,是市区重点建设项目。
作为城市桥梁,桥型设计应与周围环境相协调,并应展现出城市桥梁美观大方的现代风格。主桥桥型设计应展示桥梁的技术先进性及景观效果,使之成为城市标志性建筑;同时合理控制全桥总投资。本方案设计指导思想为主桥技术先进、造型美观;引桥施工简便,结构经济合理,线型简洁、明快。
本工程的建设对完善漳州城市骨架路网和过江桥梁,均衡过江交通流量具有重要作用,同时本项目将有力推进龙江区、桥南组团的建设。
一、桥梁设计主要技术标准
道路等级:城市Ⅰ级主干道;计算行车速度:60Km/h;车道及桥宽:按六车道设计,两侧设非机动车道、人行道,机非车道之间设为绿化带;分离立交净空:机动车道5.0m,非机动车道及人行道2.5m;桥梁设计荷载标准:城-A;桥梁设计洪水频率:1/100;通航标准:内河级航道,通航净高6.0m。
二、桥位自然条件和工程地质情况
桥梁建设区气候属东南沿海亚热带季风区,属海洋性气候,气候温暖湿润。无霜期330天左右,年平均日照在2000小时以上,年平均气温21.3℃,绝对最高气温41.2℃,极端最低气温-2.1℃;年平均降雨量1515mm,平均相对湿度82%。
本桥位于九龙江两大支流之一的西溪,西溪常年流水,河床宽约300m,水深2-5m。地势平坦,海拔高程4.0-6.0m,建有防洪堤,堤顶高程约12m。
桥位处岩土体类型较多,层位变化大。由上至下其强度渐高,大致分为4部分:上部为软弱土和中软土(包括填土、粉砂、粗砂、粘土、淤泥、粗砂、粉土、粗砂)组成,总厚度10-30m,承载力为45-180Kpa,力学强度低,工程地质性能一般-不良;中上部为中硬土(包括砾砂、残积砂质粘性土、全风化岩)组成,一般厚度9-35m,分布较稳定,力学强度稍高,承载力为235-350Kpa;中下部中硬-坚硬土(包括强风化岩层),局部其厚度巨大,地面载力400-500Kpa,力学强度随深度增加而增大,工程地质性能较好;下部为坚硬土(包括中、微风化岩层),其力学强度高,工程地质性能良好。
三、桥型方案简介
主桥桥型设计应展示桥梁的技术先进性及景观效果,使之成为城市标志性建筑;同时合理控制全桥总投资。设计指导思想为主桥技术先进、造型美观;引桥施工简便,结构经济合理,线型简洁、明快。根据桥型设计指导思想,并结合工程特点和桥址水文、地质等自然条件综合考虑,主桥桥型方案主要有3个方案。
(一)方案一:155+155m单塔自锚式悬索桥(见图1)
本方案主桥采用155+155m独塔自锚式悬索结构,全桥布置10×30+35+60+35+3×30+155+155+22×30,全长1499m。
结合桥址河段宽度,河床断面以及通航要求,主跨跨度选用155m。单塔两侧用等跨径桥跨。主缆采用双索面布置,两端直接锚于梁端,塔采用塔、梁、墩固结体系,主梁结构等高度钢箱梁,桥面宽40m,梁高2.5m,吊杆锚固区布置在人行道和非机动车道之间带上,单塔横桥向采用A型塔,塔高56m,主缆直接锚固在塔顶上,沿两侧呈八字分布,吊杆在主缆上以提篮方式悬吊,下部结构采用V墩,基础采用钻孔灌注桩。
(二)方案二:连续加劲梁吊拉组合桥
本方案主桥采用96+400+96m吊拉组合结构,全桥布置为(10×30+35+60+35+
96+400+96+3×50+11×30m),全长1511m。
该方案各部尺寸确定如下:桥面宽度40m,主跨400m,按悬索桥塔高与跨径之比一般在1/9-1/11的范围,取1/10,塔高40米。按此塔高建斜拉桥,每侧悬出96m,边索倾斜度为1/2.4,中部剩下208米修建悬索桥,主跨长度斜拉、悬索各占48%和52%。桥塔采用H型,基础采用桩基础。
连续加劲梁吊拉组合桥是由斜拉桥和悬索桥组合而成的新型桥梁,充分吸取了斜拉桥和悬索桥的优点,摒弃了两者的不足之处,具有造型美观大方、结构性能好、投资省的优点。综合考虑漳州市区九龙江上已建、在建的桥梁,力求不与其他桥梁雷同,做到一桥一景,同时考虑桥址处地形、地物、水文、地质、通航以及技术经济,美学和结构受力要求,尽量做到技术先进、经济合理,造型美观、施工方便可行,使用安全耐久,达到总体安全、适用、经济合理的目的。
(三)双塔自锚式悬索桥
本方案主桥采用65+180+65m自锚式悬索结构,全桥布置为10×30+35+60+35+3×30+65+180+65+22×30m,全长1499m。
结合桥址河段宽度、河床断面通航、结构受力方面的要求,主跨跨度选用180米。为使边跨主缆能以合适的切线角向下散开锚固,边跨主缆跨度按65m主缆采用双索面布置,两端直接锚于梁端,塔采用门型,塔、梁、墩固结体系。主梁结构等高度钢箱梁,桥面宽40m,梁高2.5m,主塔顺向为倒Y字墩,两塔间用横梁连接。主塔布置在机非隔离带上,采用钢筋混凝土结构;截面为矩形截面,顺桥向为4.0m,横桥向为2.5m;主缆直接锚固在塔顶上;塔高为30m。本桥主缆采用高强镀锌钢丝,分股锚固,采用墩头锚。吊杆采用钢绞线索,纵向间距8.0m,本桥由主梁来承受活载,主缆来承受恒载。
本桥塔墩采用V式墩,基础采用钻孔桩,塔下墩为6根ф2.0m钻孔桩,桩长约40m,边墩设6根ф1.5m钻孔桩,桩长约40m。
四、投资估算及方案对比
龙江大桥3种桥型方案的投资估算及方案对比如表1所示:
自锚式悬索桥不同于一般的悬索桥,它的主缆直接锚固在加劲的梁端,通过主梁受压直接平衡主缆的水平压力,不需要庞大的锚碇,所以特别适用于地质条件相对较差的地区。自1915年德国修建了第一座自锚式悬索桥后,这种结构新颖,造型美观,受力合理的桥型得到了广泛关注。尽管自锚式悬索桥在国外产生发展较早,在国内却很少建造。
单塔双索面悬索桥方案,单塔以金山尖峰造型直冲云间,寓意漳州市经济蒸蒸日上,蕴涵漳州市为闽南金三角崛起的领头之意。塔顶部设置可转动的球状晶体,并通过球体照明和外摄灯照明,勾勒龙江大桥轮廓,展现流动感,呈现五彩斑斓的色彩,成为夜空中转动的明珠,体现漳州市的“五大精神”光明璀璨。
漳州市区目前还未修建悬索桥桥型,桥型要在全面满足使用功能的前提下有新意、力求不与桥址区内其他桥梁雷同,做到一桥一景,并体现新时代风貌。因此综合考虑桥址处地形、地物、水文、地质、通航以及技术经济,美学和结构受力特点,拟定第一桥型方案――自锚式悬索桥方案作为推荐方案。
参考文献:
1、CJJ11-93城市桥梁设计准则[S].
2、中交公路规划设计院.JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范[S].人民交通出版社,2004.
3、JTGD62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
4、徐光辉等.公路桥涵设计手册・梁桥[M].人民交通出版社,1996.
5、TGC30-2002公路工程水文勘测设计规范[S].
6、杨金式,唐虎翔.景观桥梁设计[M].上海同济大学出版社,2003.
7、范立础.桥梁工程[M].人民交通出版社,2001.
(作者单位:中国武夷实业股份有限公司。作者为工程师)
