吕山大桥桥型方案比选
2017-03-20
吕山大桥位于长兴县吕山乡境内，上跨长湖申航道，桥址位于吕山乡政府以西约1km，桥位呈近似东西走向，与所跨航道成70°。河道西侧在地貌上属于山前平原地貌单元，地势平坦开阔，区内水塘众多，乡村道路与河沟交错，勘察场地均为水田，地面标高在2.2m左右（85国家高程）；河道东侧紧邻吕山（海拔高度56.9m）。河道的主要功能除通航外，兼排洪灌溉之用。航道纵向坡度平缓，雨量集中时河水暴涨。
桥址地区属于中纬度亚热带季风气候区，根据记录，桥位处年平均温度15℃-16℃；极端最高温度39.8℃；极端最低温度-13.9℃；平均年降水量1266.7mm；年均水面蒸发量1297.2mm。
1 项目特点及难点
1.1 线形选择
由于吕山山体离航道本项目东侧接坡区域狭小，接坡路段势必进入山体导致一定程度的山体挖方和防护，接坡为高挖方路堑。因此选线的好坏直接影响到桥梁长度（特别是主桥长度）和山体挖方和防护的工程量。
1.2 施工期交通组织困难
由于长湖申线航道繁忙，并且桥址又处于航道转弯及航道交叉处，主桥施工必须满足不断航、不影响净高两个条件的约束。所以主桥的桥型选择是一个重点，常规的支架施工方法在该条件下实施难度较大，施工期间安全性差。
1.3 地质状况复杂
如图1所示，桥梁场址处地址情况变化极大，主要表现为河道西侧为长江下游典型的冲积平原区地质状况，地面以下10m范围有不同程度的淤泥存在，基岩较深。河道东侧为山丘坡麓，中风化砂岩埋深较浅，局部为仅为2m左右。该地质情况比较适宜采用一侧主墩的桥型方案，采用扩大基础即可解决100m左右主桥承载力，可降低工程造价，降低施工难度。
2 路线方案比选
根据结构地形特点，选择如图2所示两条比选线路。由表1可知，通过对两方案在路基填挖方量、大桥面积、征迁用地、造价等方面进行了比较分析，最终选择A线路作为推荐线路。
3 主要技术指标
根据相关要求，本项目包括横断面状况的主要技术指标如下：
1）设计速度：30km/h；
2）横断面设计：
道路横断面：0.75 m（土路肩）+1.75m（硬路肩）+7.0m（行车道）+1.75m（硬路肩）+ 0.75 m（土路肩）=12.0m；
主桥横断面：0.25 m（栏杆）+ 2.5m（人行道）+1.0m（分隔带）+11.0m（车行道）+1.0m（分隔带）+2.5m（人行道）+0.25 m（栏杆）=18.5m；
引桥横断面：0.5 m（防撞栏杆）+11.0m（机动车道）+ 0.5 m（防撞栏杆）=12.0m
人行梯道横断面：0.2m（栏杆）+2.4m（人行道）+0.4m（自行车坡道）+0.2m（栏杆）= 3.2m。
3）桥面纵、横坡：东西向桥梁纵坡为4%；横坡2%。
4）抗震要求：地震动峰值加速度系数0.05g（相当于地震基本烈度Ⅵ度），本次设计按Ⅵ设防。
5）设计汽车荷载：公路-Ⅰ级；
6）通航标准：主桥上跨长湖申线（浙江段），桥梁中心线与航道中心线呈70°交角，通航等级为Ⅲ级，桥下最高通航水位2.66m，通航净高H=7.0m，通航净宽L=60m。
7）桥梁设计安全等级：一级；
8）设计基准年限：100年。
9）风载：设计基本风速V10=28.6m/s
4 桥型方案比选
桥型的选择除了满足桥梁使用功能外，桥型结构应力求技术先进、结构新颖、施工方便、造型美观，同时还要以不破坏或少破坏地区原有风貌为原则，最大限度减小施工对水流的污染，较好地与周围环境相协调。根据这些原则，初步设计阶段，共提出了三种桥型比选方案。如图3所示，分别为主跨104.8m独塔双索面斜拉桥、60m+100m+60m变截面连续梁、主跨100m下承式钢管混凝土拱桥。
（a）4×30m+主跨104.8m单塔双索面斜拉桥
（b）4×30m+60m+100m+60m变截面连续梁
（c）主跨100m下承式钢管混凝土拱桥
图3 桥梁初步设计方案
通过桥型方案比较，推荐采用方案一，即单塔双索面斜拉桥方案。该方案将主桥全部重量集中在山体一侧，充分利用了地质优势，不仅节约了下部工程的造价，同时斜拉桥的悬臂施工方法最大限度的减少了对航道的影响。方案采用的倒Y形桥塔背依吕山，前傍航道，必将成为吕山一道亮丽的风景。（图4）。
5 结论
该桥的设计十分注重与当地地形地址条件的结合，从线形选择方面就十分注重于环境的协调性，选用的单塔双索面“倒Y形塔”斜拉桥方案，充分利用了当地的地质优势，减少下部结构造价，并且最大程度的减少了对通航及河流的污染。该桥的成功建造可为类似工程的设计提供参考。
参考文献：
[1]JTG D06-2004.公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社.2002
[2]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社.2002
[3]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001
[4]严国敏.现代斜拉桥[M].成都：西南交通大学出版社，1996
