龍江大橋橋型方案設(shè)計與比選
2017-03-20
漳州龍江大橋及接線工程起點位于九龍路與水仙大街交叉處,全長2.00Km,橫跨九龍江,為城區(qū)道路的重要組成部分,是市區(qū)重點建設(shè)項目。
作為城市橋梁,橋型設(shè)計應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),并應(yīng)展現(xiàn)出城市橋梁美觀大方的現(xiàn)代風(fēng)格。主橋橋型設(shè)計應(yīng)展示橋梁的技術(shù)先進性及景觀效果,使之成為城市標(biāo)志性建筑;同時合理控制全橋總投資。本方案設(shè)計指導(dǎo)思想為主橋技術(shù)先進、造型美觀;引橋施工簡便,結(jié)構(gòu)經(jīng)濟合理,線型簡潔、明快。
本工程的建設(shè)對完善漳州城市骨架路網(wǎng)和過江橋梁,均衡過江交通流量具有重要作用,同時本項目將有力推進龍江區(qū)、橋南組團的建設(shè)。
一、橋梁設(shè)計主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
道路等級:城市Ⅰ級主干道;計算行車速度:60Km/h;車道及橋?qū)?按六車道設(shè)計,兩側(cè)設(shè)非機動車道、人行道,機非車道之間設(shè)為綠化帶;分離立交凈空:機動車道5.0m,非機動車道及人行道2.5m;橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn):城-A;橋梁設(shè)計洪水頻率:1/100;通航標(biāo)準(zhǔn):內(nèi)河級航道,通航凈高6.0m。
二、橋位自然條件和工程地質(zhì)情況
橋梁建設(shè)區(qū)氣候?qū)贃|南沿海亞熱帶季風(fēng)區(qū),屬海洋性氣候,氣候溫暖濕潤。無霜期330天左右,年平均日照在2000小時以上,年平均氣溫21.3℃,絕對最高氣溫41.2℃,極端最低氣溫-2.1℃;年平均降雨量1515mm,平均相對濕度82%。
本橋位于九龍江兩大支流之一的西溪,西溪常年流水,河床寬約300m,水深2-5m。地勢平坦,海拔高程4.0-6.0m,建有防洪堤,堤頂高程約12m。
橋位處巖土體類型較多,層位變化大。由上至下其強度漸高,大致分為4部分:上部為軟弱土和中軟土(包括填土、粉砂、粗砂、粘土、淤泥、粗砂、粉土、粗砂)組成,總厚度10-30m,承載力為45-180Kpa,力學(xué)強度低,工程地質(zhì)性能一般-不良;中上部為中硬土(包括礫砂、殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化巖)組成,一般厚度9-35m,分布較穩(wěn)定,力學(xué)強度稍高,承載力為235-350Kpa;中下部中硬-堅硬土(包括強風(fēng)化巖層),局部其厚度巨大,地面載力400-500Kpa,力學(xué)強度隨深度增加而增大,工程地質(zhì)性能較好;下部為堅硬土(包括中、微風(fēng)化巖層),其力學(xué)強度高,工程地質(zhì)性能良好。
三、橋型方案簡介
主橋橋型設(shè)計應(yīng)展示橋梁的技術(shù)先進性及景觀效果,使之成為城市標(biāo)志性建筑;同時合理控制全橋總投資。設(shè)計指導(dǎo)思想為主橋技術(shù)先進、造型美觀;引橋施工簡便,結(jié)構(gòu)經(jīng)濟合理,線型簡潔、明快。根據(jù)橋型設(shè)計指導(dǎo)思想,并結(jié)合工程特點和橋址水文、地質(zhì)等自然條件綜合考慮,主橋橋型方案主要有3個方案。
(一)方案一:155+155m單塔自錨式懸索橋(見圖1)
本方案主橋采用155+155m獨塔自錨式懸索結(jié)構(gòu),全橋布置10×30+35+60+35+3×30+155+155+22×30,全長1499m。
結(jié)合橋址河段寬度,河床斷面以及通航要求,主跨跨度選用155m。單塔兩側(cè)用等跨徑橋跨。主纜采用雙索面布置,兩端直接錨于梁端,塔采用塔、梁、墩固結(jié)體系,主梁結(jié)構(gòu)等高度鋼箱梁,橋面寬40m,梁高2.5m,吊桿錨固區(qū)布置在人行道和非機動車道之間帶上,單塔橫橋向采用A型塔,塔高56m,主纜直接錨固在塔頂上,沿兩側(cè)呈八字分布,吊桿在主纜上以提籃方式懸吊,下部結(jié)構(gòu)采用V墩,基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。
(二)方案二:連續(xù)加勁梁吊拉組合橋
本方案主橋采用96+400+96m吊拉組合結(jié)構(gòu),全橋布置為(10×30+35+60+35+
96+400+96+3×50+11×30m),全長1511m。
該方案各部尺寸確定如下:橋面寬度40m,主跨400m,按懸索橋塔高與跨徑之比一般在1/9-1/11的范圍,取1/10,塔高40米。按此塔高建斜拉橋,每側(cè)懸出96m,邊索傾斜度為1/2.4,中部剩下208米修建懸索橋,主跨長度斜拉、懸索各占48%和52%。橋塔采用H型,基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。
連續(xù)加勁梁吊拉組合橋是由斜拉橋和懸索橋組合而成的新型橋梁,充分吸取了斜拉橋和懸索橋的優(yōu)點,摒棄了兩者的不足之處,具有造型美觀大方、結(jié)構(gòu)性能好、投資省的優(yōu)點。綜合考慮漳州市區(qū)九龍江上已建、在建的橋梁,力求不與其他橋梁雷同,做到一橋一景,同時考慮橋址處地形、地物、水文、地質(zhì)、通航以及技術(shù)經(jīng)濟,美學(xué)和結(jié)構(gòu)受力要求,盡量做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理,造型美觀、施工方便可行,使用安全耐久,達到總體安全、適用、經(jīng)濟合理的目的。
(三)雙塔自錨式懸索橋
本方案主橋采用65+180+65m自錨式懸索結(jié)構(gòu),全橋布置為10×30+35+60+35+3×30+65+180+65+22×30m,全長1499m。
結(jié)合橋址河段寬度、河床斷面通航、結(jié)構(gòu)受力方面的要求,主跨跨度選用180米。為使邊跨主纜能以合適的切線角向下散開錨固,邊跨主纜跨度按65m主纜采用雙索面布置,兩端直接錨于梁端,塔采用門型,塔、梁、墩固結(jié)體系。主梁結(jié)構(gòu)等高度鋼箱梁,橋面寬40m,梁高2.5m,主塔順向為倒Y字墩,兩塔間用橫梁連接。主塔布置在機非隔離帶上,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);截面為矩形截面,順橋向為4.0m,橫橋向為2.5m;主纜直接錨固在塔頂上;塔高為30m。本橋主纜采用高強鍍鋅鋼絲,分股錨固,采用墩頭錨。吊桿采用鋼絞線索,縱向間距8.0m,本橋由主梁來承受活載,主纜來承受恒載。
本橋塔墩采用V式墩,基礎(chǔ)采用鉆孔樁,塔下墩為6根ф2.0m鉆孔樁,樁長約40m,邊墩設(shè)6根ф1.5m鉆孔樁,樁長約40m。
四、投資估算及方案對比
龍江大橋3種橋型方案的投資估算及方案對比如表1所示:
自錨式懸索橋不同于一般的懸索橋,它的主纜直接錨固在加勁的梁端,通過主梁受壓直接平衡主纜的水平壓力,不需要龐大的錨碇,所以特別適用于地質(zhì)條件相對較差的地區(qū)。自1915年德國修建了第一座自錨式懸索橋后,這種結(jié)構(gòu)新穎,造型美觀,受力合理的橋型得到了廣泛關(guān)注。盡管自錨式懸索橋在國外產(chǎn)生發(fā)展較早,在國內(nèi)卻很少建造。
單塔雙索面懸索橋方案,單塔以金山尖峰造型直沖云間,寓意漳州市經(jīng)濟蒸蒸日上,蘊涵漳州市為閩南金三角崛起的領(lǐng)頭之意。塔頂部設(shè)置可轉(zhuǎn)動的球狀晶體,并通過球體照明和外攝燈照明,勾勒龍江大橋輪廓,展現(xiàn)流動感,呈現(xiàn)五彩斑斕的色彩,成為夜空中轉(zhuǎn)動的明珠,體現(xiàn)漳州市的“五大精神”光明璀璨。
漳州市區(qū)目前還未修建懸索橋橋型,橋型要在全面滿足使用功能的前提下有新意、力求不與橋址區(qū)內(nèi)其他橋梁雷同,做到一橋一景,并體現(xiàn)新時代風(fēng)貌。因此綜合考慮橋址處地形、地物、水文、地質(zhì)、通航以及技術(shù)經(jīng)濟,美學(xué)和結(jié)構(gòu)受力特點,擬定第一橋型方案――自錨式懸索橋方案作為推薦方案。
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(作者單位:中國武夷實業(yè)股份有限公司。作者為工程師)
