陳紅儒

1 概況

赤崗涌橋是雙塔路(赤崗北路—新光快速路)工程中的控制工程。赤崗涌橋全長(zhǎng)2.2 km,位于赤崗塔北側(cè),北面連接珠江前航道,南面與黃埔涌相接,沿珠江帝景曲折而下。河涌斷面在上游狹窄,下游寬闊,經(jīng)過(guò)近年來(lái)水利部門的綜合整治,堤岸相對(duì)規(guī)則,結(jié)構(gòu)形式采用復(fù)式斷面,斷面頂寬26 m左右,底寬14 m左右,其通過(guò)擋水建筑物調(diào)節(jié)來(lái)保持河涌的水位。堤腳采取拋石護(hù)腳,正常水位以下采取無(wú)砂混凝土護(hù)坡,并在其孔洞內(nèi)種植菖蒲、風(fēng)車草;正常水位以上采用馬尼拉草護(hù)坡。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1)設(shè)計(jì)車速。設(shè)計(jì)車速40 km/h。2)荷載等級(jí)。橋梁設(shè)計(jì)活載:機(jī)動(dòng)車道:公路—Ⅰ級(jí);非機(jī)動(dòng)車道:公路—Ⅱ級(jí)。人群荷載:按4.0 kN/m2取用。3)橋梁安全等級(jí)。二級(jí),γ0=1.0。4)橋梁標(biāo)準(zhǔn)寬度。橋梁標(biāo)準(zhǔn)寬度(雙向六車道):0.8 m(花池、欄桿)+5.1 m(人行道、非機(jī)動(dòng)車道)+0.35 m(機(jī)非分隔帶)+11.75 m(機(jī)動(dòng)車道)+0.5 m(防撞欄桿)+3.0 m(中央分隔帶)+0.5 m(防撞欄桿)+11.75 m(機(jī)動(dòng)車道)+0.35 m(機(jī)非分隔帶)+5.1 m(人行道、非機(jī)動(dòng)車道)+0.8 m(欄桿、花池)=40.0 m。5)橋面縱坡與橫坡。橋面縱坡、平曲線、豎曲線按道路線型要求設(shè)置。橋面橫坡設(shè)單向橫坡(分幅式),均為2%。6)結(jié)構(gòu)抗震標(biāo)準(zhǔn)。本工程地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度,地震動(dòng)峰值加速度0.1g,建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值為0.35 s。重要性修正系數(shù)1.3。7)防撞欄桿的防撞等級(jí)。橋梁中央分隔帶側(cè)設(shè)防撞墻,防撞取用SB級(jí)。

2.2 航道等級(jí)

赤崗涌無(wú)通航要求。

2.3 橋梁凈空

設(shè)計(jì)時(shí)考慮廣州市珠海區(qū)農(nóng)業(yè)水利局關(guān)于梁底標(biāo)高必須大于3.0 m(珠基高程,換算到廣州城建高程為8.0 m)以及橋墩必須在河涌水系規(guī)劃紅線圖赤崗涌藍(lán)線外的要求(詳見(jiàn)《廣州市珠海區(qū)農(nóng)業(yè)水利局〈關(guān)于雙塔路工程赤崗涌有關(guān)資料的復(fù)函〉海農(nóng)水函[2008]115號(hào)》)。本次設(shè)計(jì)所列方案均滿足水利部門要求。

本橋的控制因素為:橋下梁底標(biāo)高由水務(wù)部門根據(jù)廣州水務(wù)建設(shè)規(guī)劃,已經(jīng)限定不小于8.0 m(廣州城建高程系統(tǒng)),橋上橋面高程也由于線路縱坡不能大于3%的限定(橋上需要設(shè)置公交?？空?、前方有掉頭車道等因素),不能抬高縱斷面。本工程線路長(zhǎng)度短,不到327.8 m,橋梁剛好在本道路中間,起點(diǎn)和終點(diǎn)均接既有道路,起終點(diǎn)高程已定,如何滿足各個(gè)控制條件,設(shè)計(jì)一個(gè)美觀,工期快的橋梁是本工程的重點(diǎn)。

3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工快捷的建設(shè)方針。2)充分采用新技術(shù)、新工藝、新材料,使適用性和經(jīng)濟(jì)性結(jié)合最佳,結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)做到技術(shù)合理、先進(jìn),施工便利,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低。3)選用的結(jié)構(gòu)必須具有規(guī)定的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性,處理好橋面伸縮縫及橋面、地道排水系統(tǒng),滿足行車的平順、舒適、快速、安全的要求。4)橋梁建筑的重點(diǎn)放在橋梁孔跨及式樣的選擇上。本線工程與赤崗涌斜交,夾角為33°,而橋位跨越河涌處規(guī)劃河道彎曲,且規(guī)劃河道藍(lán)線不圓順,河道寬窄不一,為滿足河涌規(guī)劃,橋梁按常規(guī)橋梁孔跨設(shè)置難度較大,所以橋梁設(shè)計(jì)既要滿足河涌規(guī)劃,又要美觀、經(jīng)濟(jì)、可行成為此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。5)橋梁結(jié)構(gòu)在選擇結(jié)構(gòu)類型時(shí),根據(jù)功能、使用要求,城市規(guī)劃、沿線地貌、地質(zhì)條件和周圍環(huán)境等因素進(jìn)行優(yōu)化比選,取用最經(jīng)濟(jì)合理的橋梁形式和基礎(chǔ)形式。

3.2 橋梁方案比較

方案一:主跨采用(30+40+30)m連續(xù)鋼梁方案。

機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道均采用(30+40+30)m連續(xù)鋼梁,連續(xù)鋼梁橫向采用多片組合式小鋼箱梁拼接,機(jī)動(dòng)車道采用4片小鋼梁拼接,非機(jī)動(dòng)車道采用2片小鋼梁拼接,每片梁寬約3 m,梁高為2.0 m。橋墩采用柱接帽梁形式,墩柱采用直徑1.5 m(非機(jī)動(dòng)車道1.0 m),基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,樁基直徑1.8 m(非機(jī)動(dòng)車道1.2 m);橋臺(tái)采用樁柱式橋臺(tái),樁基直徑采用1.2 m。臺(tái)后接路基擋土墻。

優(yōu)點(diǎn):1)滿足水利部門橋墩置于河道木樁外及梁底高程不低于8.0的要求。2)采用鋼梁,在施工下部結(jié)構(gòu)時(shí)就可以預(yù)制鋼梁,待下部施工完成后就可以架梁,施工工期較短。3)鋼梁吊裝重量較輕,吊裝設(shè)備要求低。4)下部為排架墩,多臺(tái)鉆機(jī)可同時(shí)作業(yè),可進(jìn)一步縮短工期。缺點(diǎn):1)工程造價(jià)高。2)鋼梁后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高。3)車輛行駛于鋼梁產(chǎn)生的噪聲較大。4)由于橋梁兩側(cè)需設(shè)公交站,且均在平交口范圍,但該方案縱坡較大(2.7%),接近規(guī)范極限值3.0%。

方案二:采用主跨42 m鋼梁。

采用(16+42+16)m 簡(jiǎn)支梁,機(jī)動(dòng)車道斜交40.9°設(shè)置,非機(jī)動(dòng)車道斜交45°設(shè)置;上部結(jié)構(gòu)主跨采用42 m簡(jiǎn)支小鋼箱梁,邊跨采用16 m預(yù)制混凝土空心板梁。由于橋梁位于曲線上,為了滿足板梁布置,機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道的板梁需要按不同的斜交角度設(shè)置。下部采用樁柱式橋墩,橋臺(tái)采用樁柱式橋臺(tái),臺(tái)后接路基擋墻。鋼箱梁采用與方案一中相同的鋼梁形式,橫向采用多片小鋼梁拼接而成。只是采用了簡(jiǎn)支的結(jié)構(gòu)形式,邊跨采用了可標(biāo)準(zhǔn)跨徑的16 m預(yù)應(yīng)力空心板梁,梁高0.85 m。主跨采用了跨徑L=42 m的簡(jiǎn)支鋼梁,鋼梁梁高2.2 m。橋墩采用柱接帽梁形式,墩柱采用直徑1.5 m(非機(jī)動(dòng)車道1.0 m),基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,樁基直徑1.8 m(非機(jī)動(dòng)車道1.2 m);橋臺(tái)采用樁柱式橋臺(tái),樁基直徑采用1.2 m,臺(tái)后接路基擋土墻。

優(yōu)點(diǎn):1)滿足水利部門橋墩置于河道木樁外的要求。2)采用預(yù)制梁,在施工下部結(jié)構(gòu)時(shí)就可以預(yù)制箱梁,待下部施工完成后就可以架梁,施工工期較短。3)鋼梁吊裝重量較輕,吊裝設(shè)備要求低。4)相對(duì)方案一,造價(jià)較低。5)下部為排架墩,多臺(tái)鉆機(jī)可同時(shí)作業(yè),可進(jìn)一步縮短工期。缺點(diǎn):1)主跨鋼梁結(jié)構(gòu)高度大(42 m簡(jiǎn)支鋼梁為2.2 m),“縱坡小于3%”和“梁底高程不低于8.0”的兩個(gè)要求不能同時(shí)滿足。2)采用鋼箱梁和混凝土空心板梁,且梁板片數(shù)不多,設(shè)計(jì)和施工均不便,要求施工工藝和設(shè)備較多。3)鋼梁后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高。4)橋梁上部結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu),行車舒適度較差。5)車輛行駛于鋼梁產(chǎn)生的噪聲較大。

方案三:斜橋正作方案。

為減小橋梁跨度,降低橋梁的結(jié)構(gòu)高度,采用斜橋正作,橋梁孔跨布置為:1-10 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板梁+1-22 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁+1-10 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板梁。但由于角度差的影響,造成橋梁寬度較路基寬度最寬處寬出38.7 m,景觀效果很差。為減小橋梁寬出路基寬度,將墩臺(tái)與河涌平行,而梁部則采用斜交45°,孔跨布置為1-10 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板梁+1-30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁+1-10 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板梁,梁寬度較路基寬度最寬處寬出17.5 m。

主橋1-30 m簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力空心板梁,采用20片箱梁,梁間距為3.4 m,梁結(jié)構(gòu)高度 1.8 m,上設(shè)0.06 m的調(diào)平層、0.09 m瀝青混凝土鋪裝,總高1.95 m(未計(jì)橋面橫坡)。

橋梁寬度:只能整幅設(shè)置,且由于梁的斜交角度與河涌不一致,造成橋梁寬度與路基不一致,最寬處寬出路基斜長(zhǎng)為 17.5 m,橋梁面積為3 094 m2(其中376 m2橋梁位于道路范圍之外,未被利用)。

優(yōu)點(diǎn):1)梁的結(jié)構(gòu)高度較低,施工工期較短。2)滿足水利局對(duì)橋梁的設(shè)置要求。3)均為預(yù)制梁,對(duì)周圍環(huán)境影響較小,施工質(zhì)量容易保證。缺點(diǎn):1)縱坡較大,不滿足非機(jī)動(dòng)車縱坡要求。2)由于376 m2橋梁面積未被利用,造成橋梁工程加大,工程投資增加。3)橋梁面積過(guò)大,對(duì)河涌的景觀效果影響較大。

此三個(gè)方案橋墩均設(shè)置在赤崗涌規(guī)劃藍(lán)線以內(nèi),墩柱對(duì)河涌過(guò)水?dāng)嗝嬗幸欢ǖ南?通過(guò)與水務(wù)部門溝通,達(dá)成以下共識(shí):由于墩柱對(duì)河道過(guò)水?dāng)嗝娴臏p弱,在河涌木樁范圍外適當(dāng)寬度內(nèi),挖去河岸斜坡成直坡,適當(dāng)增加補(bǔ)償壓縮的過(guò)水?dāng)嗝?。過(guò)水?dāng)嗝嫜a(bǔ)償示意圖見(jiàn)圖1。

經(jīng)綜合比較,由于鋼箱梁受力明確,施工方便,施工周期短,鋼箱梁可在工廠加工制作,施工質(zhì)量容易控制,施工期間對(duì)周圍環(huán)境影響小,吊裝重量輕,對(duì)吊裝設(shè)備要求較低。而簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單明了,但是施工難度大,梁型較多,工藝繁瑣,簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)行車舒適性較差,行車時(shí)對(duì)周圍產(chǎn)生噪聲;上部結(jié)構(gòu)高度大,不利于橋上縱坡的設(shè)計(jì),建議采用鋼箱梁方案。

[1]童毅濤,胡小華.探討中小橋梁的架設(shè)[J].山西建筑,2008,34(22):303-304.