跨海大桥设计综述范文

《北方交通》2014年第五期

1主要工程特点

(1)虎滩湾跨海大桥桥位处，水文气象条件一般，有效施工作业时间短，每年冬季有近3个月无法进行混凝土施工。(2)桥位地处寒冷地区，并且为跨海湾桥梁，属Ⅱ类环境，海水侵蚀、反复冻融、桥梁冬季融雪剂的使用等不利因素，导致混凝土结构的耐久性要求非常高。(3)桥位地处于著名的风景区内，应业主要求，在满足使用功能和经济性的基础上，本桥的美观性至关重要。要使本桥与风景区内的整体环境、景观相协调，并能够彰显现代桥梁设计的科技水平，成为景区乃至整个区域内的标志性建筑。

2总体设计

2.1平、纵、横设计(1)平面设计综合各影响因素后，大桥平面线型设计保持大桥部分为直线，线形顺适流畅。(2)纵面设计纵断面设计，凸形竖曲线最小半径3000m，桥上最大纵坡4.5%。在设计上特别重视了平、纵组合设计，视觉效果良好。(3)横断面设计本项目为了满足交通量发展的需要，按照双向四车道设置，以小客车通行为主。主桥宽度为20.00m，其中行车道4×3.25m，双黄线0.50m，左侧路缘带0.50m，右侧路缘带0.50m，人行道(含索区)2×2.25m，防撞护栏2×0.50m。

2.2桥孔布设综合考虑通航要求、海床断面、工程地质等各种因素，总体跨径布置为引桥(125)m+主桥(62.5+360+62.5)m+引桥(125)m，桥梁全长735m。

3结构设计

3.1主桥(1)总体布置主桥桥孔布置为(62.5+360+62.5)m，主桥全长485m。桥面最大纵坡为4.5%，其中主桥处于R=3000m的凸形竖曲线上。主桥采用改进的单跨下承式系杆提篮拱桥，主桥拱肋理论跨径500m，矢高为93.548m，矢跨比为l/5.345，设计拱轴线采用二次抛物线和直线组合线形。拱肋轴线总体内倾5°。主桥主梁由混凝土悬臂梁和钢主梁两部分组成。桥墩墩身采用实心墩，每个承台下设置40根桩径为1.5m的钻孔灌注桩。详见图1。(2)结构体系综合考虑带配重跨的下承式系杆拱桥和展翅拱桥的优缺点，结合桥位处的建桥条件和自然、人文景观，提出了改进的单跨下承式系杆提篮拱桥方案。拱肋、混凝土主梁及桥墩为固结，取消桥墩处的大吨位支座，约束拱脚竖直面内转角。钢主梁和混凝土主梁衔接处设纵向滑动支座、横向限位支座和阻尼装置。两拱脚间设置强大的水平拉索，用来承受水平推力。(3)拱肋主桥拱肋为钢拱肋，拱肋根部为箱形变截面钢拱，由5m×8m变至3.5m×5.5m。其余段拱肋为箱形等截面3.5m×5.5m。钢拱肋截面顶底板厚度均为28mm，腹板厚为26mm，加劲肋厚度为20mm，高240mm。钢拱肋在吊杆处设置26mm竖直隔板，对应横撑腹板位置设两道16mm隔板，吊杆间无横撑则设置一垂直拱轴线方向的16mm隔板。以跨中为中心，间距16m对称布置共27道钢横撑，横撑顶底板厚28mm，腹板厚20mm，横撑高度与对应位置拱肋高度一致，宽2.5m。详见图2。(4)系杆、吊杆本桥采用成品Φ7－241型平行钢丝索作为系杆，全桥共16根，放置于主梁箱内，以支架支撑。系杆全桥沿桥面仅有竖向弯折。系杆单根成桥张拉力为625t，安全系数大于2.5。钢梁吊点横隔板处设置系杆托架以便系杆通过并支撑系杆。混凝土悬臂梁的横隔梁上需要预留出孔洞并设置系杆支撑架，以便系杆穿过并定位。吊杆采用镀锌高强平行钢丝吊杆，全桥共有吊杆26对，共52根，其中靠近拱座的8根吊杆采用Φ7－163型，其余44根吊杆均为Φ7－85型。吊杆钢丝强度为1670MPa，钢丝束外设PE护套，两端配冷铸锚，由专业厂家生产。吊杆在拱肋及梁上索管出口处均设置减震器和防雨罩。吊杆下锚头采用防腐油脂处理，并在索管内注入发泡材料。(5)拱座拱座采用钢筋混凝土实心棱形体。拱座横桥向两侧平面与拱轴线平面平齐，顺桥向与拱肋相接的平面与拱肋垂直，另一平面与该平面成93°。拱座设置在混凝土悬臂梁两侧平台上。(6)主梁主梁由拱肋两边的钢筋混凝土悬臂梁和中间吊杆悬吊的钢箱主梁组成。混凝土悬臂梁与钢箱主梁通过牛腿构造连接在一起。钢主梁为全焊扁平流线型钢箱梁，梁宽26m，桥梁中心线处梁高2.8m，材质为Q345D钢材，分为顶板、底板、边腹板、风嘴、横隔板、锚箱等。其中顶板宽度为22m，中间设置1.5%的双向横坡，顶板厚度为16mm，底板水平部分宽度为15.6m，板厚为12mm，弯起部分加厚至16mm，与水平面夹角17°，箱梁内部吊点处设置吊点横隔板，板厚为16mm，吊点之间布置非吊点横隔板，板厚10mm，间距3.2m。顶底板布置U型加劲肋。混凝土悬臂梁简支段为等截面箱梁结构，梁高8.5m，梁宽26m，顶板厚3m，底板厚2.5m，腹板厚1.5m。悬臂段为变截面箱梁结构，梁高从3.5m变到8.5m，梁宽26m。顶底板厚0.3m，中腹板厚0.5m，边腹板厚0.6m。详见图3。(7)下部结构桥墩墩身采用实心墩，墩顶设有帽梁，与混凝土悬臂梁相接。桥墩顺桥向厚度为4.5m;横桥向宽度为36m。承台尺寸为38.47m×15.1m×5m。每个承台下设置40根桩径为1.5m的钻孔灌注桩。

3.2引桥(1)上部结构3×25m箱梁为单箱四室截面，外腹板采用直腹板。箱梁顶宽18m，箱室底宽16m，外侧翼缘板长1.0m，梁高1.5m，高跨比1/12，顶板厚度22cm，腹板厚度45cm，底板厚度20cm，支点附近顶板加厚到48cm、底板加厚到56cm、腹板加厚到80cm。箱梁端横梁厚度150cm，中横梁厚度200cm。箱梁顶面双向横坡由箱梁腹板高度差形成。详见图4。(2)下部结构从美观和与主桥桥墩相协调考虑，引桥桥墩采用倒花瓶型的1.2m×1.5m的双柱墩。引桥桩采用钻孔灌注桩，桩径1.6m。

4结语

大连虎滩湾跨海大桥主桥采用主跨360m的改进的单跨下承式系杆提篮拱桥，桥址位于虎滩湾出海口，是一座连接海湾的跨海大桥，该桥跨越能力强，景观效果好。大桥的建设对大跨径桥梁提供了一种新的桥型选择，对该类型桥梁的设计与施工都具有非常现实的借鉴意义。

作者：付裕单位：大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司