桥梁工程总体设计方案范文

《城市道桥与防洪杂志》2014年第六期

1主桥方案比选

1.1主桥桥型方案选择根据主桥跨径方案论述，主桥跨径为116～150m，该跨径范围内本工程可适用的桥型方案有预应力混凝土连续梁、矮塔斜拉桥以及下承式拱桥等。预应力混凝土连续梁是目前最常用的桥梁结构，技术可靠，经济节约，施工方法成熟，采用挂篮悬臂施工便捷可靠，对航道的通航影响小，但结构较普通、景观效果一般。一般预应力混凝土连续梁合适的边中跨比值在0.5～0.8倍范围，若考虑尽量减小本桥边跨长度降低桥梁规模，同时考虑挂篮悬臂对称浇筑和边跨一定长度的支架现浇段，本桥边中跨比值取较小值0.56倍，则对于主跨116m跨径的连续梁桥其边跨长度为65m，跨径组合为65m+116m+65m，见图4。根据总体设计方案，大治河主桥需设置梯坡道供人行和非机动车过桥，在上述预应力混凝土连续梁方案的跨径布置情况下，在主桥北侧边墩以北约44m处有横向道路新环南路，该路与申江南路斜交约5°，其红线宽度为24m，主桥边墩离最近的一条新环南路的红线仅32m，同时申江南路桥下还有沟通周边交通的辅道。大治河北岸，由于申江南路～新环南路交叉口未展宽，为了避免梯坡道出红线，只能考虑梯坡道在新环南路以南落地。根据道路纵断设计，主桥边墩桥面标高约13.5m，采用1：12的坡道时，坡道落地有效长度需108m，落地高度需9.0m，而现状仅能布置出有效长度77m，落地高度6.3m的坡道，因此由于主桥边墩距离交叉口较近，在同时满足横向道路及辅道交通功能的前提下，在申江南路红线范围无法布置出满足使用功能的坡道桥，见图5。根据以上分析，本桥方案设计中不再考虑连续梁方案，而是将优先考虑能减小主桥规模，保证主桥桥墩与交叉口有较大距离便于梯坡道设置的结构方案。矮塔斜拉桥与连续梁桥相比较而言，其结构梁高稍低，造型较美观，但与连续梁有相似的边中跨比值，边跨较长，因此不作为主桥桥梁设计方案。下承式系杆拱桥相对连续梁而言需采用支架施工，施工工艺较复杂，但该桥型可设计为单跨简支结构或边跨较小的连续结构，相对于其它桥型无需设置边跨或边跨较小，主桥规模小，而且下承式系杆拱桥梁高比预应力混凝土连续梁低，在相同通航条件下可适当减小引桥长度，由于可缩小主桥规模，使主桥桥墩到交叉口的距离增大，便于设置梯坡道结构，易满足总体布置要求。本工程桥址西北侧即为浦东新区唯一保存完好的千年古镇，桥位附近还有学校、商业和楼盘，居民、商业较为密集，对桥梁景观性要求较高。采用下承式拱桥，桥梁总体造型较好，桥梁景观效果好，符合周边的总体规划和景观氛围，造价低。综合考虑，将下承式系杆拱桥作为本工程大治河主桥的桥型方案。结合主桥跨径选择及景观效果等因素提出以下三种方案进行论述。

1.2主桥方案比选（1）方案一：下承式钢管混凝土系杆拱桥总体布置：主、引桥均采用整幅断面形式，跨径组合为6×30m+116m+3×33m+35m+5×30m，全长580m。主桥一跨跨越河道，南侧主墩及其承台设立在航道驳岸外侧；北侧主墩承台部分侵入河道蓝线，承台埋置在规划河床底至少50cm，主墩立柱位于驳岸外侧。主桥采用简支下承式钢管混凝土系杆拱桥，设置两道平行拱肋，拱肋为桁式结构，计算跨径116m。对该方案拱肋采用平行拱肋还是提篮式拱肋进行过了比较，由于本方案主桥跨径为116m，矢跨比取1/5的话，矢高为21m，而本桥桥面宽度近40m，拱肋侧倾布置后，横桥向视觉上拱肋与桥宽比例失调，显得很压抑，视觉效果差，因此仍考虑采用平行拱肋布置形式，通过采用横向抗弯刚度大的拱肋结构以及合适的横撑结构达到增强结构横桥向稳定性的目的。桥梁横断面：主桥断面布置为0.25m(栏杆)+3.0m(人行道)+2.5m(非机动车道)+2.4m(护栏、吊杆区)+11.5m(机动车道)+0.5m(中央分隔带)+11.5m(机动车道)+2.4m(护栏、吊杆区)+2.5m(非机动车道)+3.0m(人行道)+0.25m(栏杆)=39.8m。引桥断面布置为0.5m(防撞护栏)+11.5m(机动车道)+0.5m(中央分隔带)+11.5m(机动车)+0.5m(防撞护栏)=24.5m。结构设计：主桥上部结构采用计算跨径116m的下承式钢管混凝土系杆拱桥，设置两道平行拱肋，每片拱肋由四肢圆钢管组成，拱肋高3m，宽2m，拱肋上下拱圈分别由两个圆形钢管以钢板相连形成哑铃型截面，哑铃型截面内填充微膨胀混凝土。上下拱圈间采用圆形钢管每隔一定距离相联系形成桁架腹杆。桁架结构面内、面外抗弯刚度大，稳定性好、视觉通透性好，适用于类似本桥的宽桥结构，拱肋的矢跨比为1/5，拱肋间设置K型和一字型钢管桁架风撑。总体布置见图6。（2）方案二：下承式钢管混凝土提篮拱桥总体布置：主、引桥均采用整幅断面形式，跨径组合为6×30m+150m+2×32m+35m+5×30m，全长579m。主桥一跨跨越河道及北侧青草沙水管。主桥采用简支下承式钢管混凝土系杆拱桥，拱肋内倾形成提篮式结构以增加拱桥的横桥向稳定性，计算跨径150m，由于跨径较大，可以取得较高的拱肋矢高，因此对于本工程的宽桥断面，提篮式结构在该方案中能取得较好的结构比例效果，横桥向视觉上拱肋较修长美观。桥梁横断面：主桥断面桥面布置为0.25m(栏杆)+3.0m(人行道)+2.5m(非机动车道)+3.7m(护栏、吊杆区)+11.5m(机动车道)+0.5m(中央分隔带)+11.5m(机动车道)+3.7m(护栏、吊杆区)+2.5m(非机动车道)+3.0m(人行道)+0.25m(栏杆)=42.4m。引桥断面桥面布置为0.5m(防撞护栏)+11.5m(机动车道)+0.5m(中央分隔带)+11.5m(机动车)+0.5m(防撞护栏)=24.5m。结构设计：主桥上部结构采用计算跨径150m的下承式钢管混凝土拱桥，两道拱肋内倾呈提篮状以增加结构的稳定性，内倾角为15°，拱肋采用圆端型截面，高3.8m，宽2m，内填微膨胀混凝土，拱肋的矢跨比为1/5，拱肋间设置板式风撑。总体布置图见图7。（3）方案三：三跨下承式钢桁梁系杆拱桥总体布置：主、引桥均采用整幅断面形式，跨径组合为5×30m+32m+116m+32m+2×33m+35m+5×30m，全长581m。主桥一跨跨越河道，南侧主墩及其承台设立在航道驳岸外侧；北侧主墩承台部分侵入河道蓝线，承台埋置在规划河床底至少50cm，主墩立柱位于驳岸外侧。主桥采用三跨钢桁梁系杆拱桥，跨径组合为32m+116m+32m。桥梁横断面：主桥断面布置为0.25m（栏杆）+3.0m(人行道)+2.5m(非机动车道)+2.75m(护栏、吊杆区)+11.5m(机动车道)+0.5m(中央分隔带)+11.5m(机动车道)+2.75m(护栏、吊杆区)+2.5m(非机动车道)+3.0m(人行道)+0.25m(栏杆)=40.5m。引桥断面布置为0.5m(防撞护栏)+11.5m(机动车道)+0.5m(中央分隔带)+11.5m(机动车)+0.5m(防撞护栏)=24.5m。结构设计：主桥上部结构采用跨径组合32m+116m+32m=180m的下承式钢桁梁系杆拱桥，设置两道平行拱肋，每道拱肋含上、下两个圆形钢管混凝土拱圈，拱圈间以竖杆和斜杆连接成桁架结构，下拱圈仅在116m主跨范围内设置，矢跨比为1/5，上拱圈延伸至边跨端部，拱肋高度在3.8～7.7m间变化，拱肋间设置一字型钢管桁架风撑。总体布置见图8。（4）方案比选（见表1）从表1可知，三个方案均可以满足工程总体设计要求，但各方面比较各有优缺点。方案二主桥造型较美观，跨径较大避免了基础与驳岸及青草沙管线的冲突，减小了下部结构施工费用和施工风险，但造价较高，工期较长，上部结构施工难度较大。方案三拱肋线形丰富造型美观，但主桥规模大，造价高，工期长，北侧下部基础及上部结构均施工难度较大。方案一相对而言主桥桥梁规模小，造价低，工期短，结构受力简单，经征询大治河河道管理部门意见，拟将北侧桥墩承台与河道驳岸合建，综合考虑将方案一作为推荐方案。

2结语

通过主桥跨径、主桥桥型、拱桥型式等多方面的技术和经济比较，申江南路大治河桥方案最终选定为主跨116m跨径的下承式钢管混凝土系杆拱桥。从设计阶段一开始，建设、桥梁设计、造价人员就形成了良好的沟通协作关系，使得在最短的时间内对每个方案做出了详细比选，得到了较优的设计方案和合理的工程投资，也为以后类似桥梁设计的总体设计提供一定的借鉴和指导。

作者：宋晓凯单位：浦东新区市政工程建设管理中心