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        齊齊哈爾至甘南高速公路嫩江大橋橋型方案

        2012-06-06 06:01:20黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司
        黑龍江交通科技 2012年11期
        關(guān)鍵詞:主跨橋型主橋

        張 劍(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

        齊齊哈爾至甘南高速公路嫩江大橋橋型方案

        張 劍(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

        介紹了齊齊哈爾至甘南高速公路嫩江大橋初步設(shè)計所作的2種橋型方案,并推薦125m連續(xù)梁方案為本橋的推薦方案。

        連續(xù)梁;矮塔斜拉橋

        1 概述

        齊甘高速嫩江大橋是齊齊哈爾地區(qū)橫跨嫩江最長的一座大橋,是通往內(nèi)蒙地區(qū)的重要通道,它的建設(shè)不但可以改善齊齊哈爾市與甘南縣的對外交通條件,縮短黑龍江與蒙東地區(qū),尤其是齊齊哈爾與呼倫貝爾兩市間的時空距離,更可為區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)布局結(jié)構(gòu)合理調(diào)整提供快捷、暢通、安全的公路運輸通道。

        2 設(shè)計主要技術(shù)指標

        (1)汽車荷載等級:公路-Ⅰ級。

        (2)車道布置:雙向四車道。

        (3)橋面縱橫坡:每幅單向橫坡為2.0%。

        (4)溫度:-25.5~34℃,設(shè)計合攏溫度15℃。

        (5)地震動峰值加速度系數(shù):0.05 g。

        (6)風力:冬季主導風向SSW,風速28 m/s,基本風壓強度600 Pa。

        3 橋型方案

        本次初步設(shè)計主橋橋型提出兩個方案,引橋橋型提出兩個方案。

        推薦方案:3×30+12×(4×30)m預應力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁+(75+2×125+75)m預應力混凝土連續(xù)梁(5×40)m預應力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁,橋梁全長2 139.31 m。

        比較方案3×30+12×(4×30)m預應力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁+(75+2×125+75)m矮塔斜拉橋+(5×40)m預應力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁,橋梁全長2 139.31 m。

        本文僅對主跨橋型方案進行比較。

        3.1 (75+2x125+75)m預應力混凝土連續(xù)梁方案

        (1)橋型及總體布置。

        橋跨布置為75 m(邊跨)+2×125 m(主跨)+75 m(邊跨),邊跨與主跨的跨徑之比為0.60,主孔全長400 m,主橋總體布置滿足Ⅳ級航道單孔雙向的通航要求,并留有備用通航孔。

        橋梁橫向全寬26 m,雙向共四車道。橋面橫向布置為0.5 m(防撞護欄)+11.5 m(車行道與路緣帶)+0.75 m(防撞護欄)+0.5 m+0.75 m(防撞護欄)+11.5 m(車行道與路緣帶)+0.5 m(防撞護欄),車行道橫坡2.0%。

        (2)上部結(jié)構(gòu)。

        上部結(jié)構(gòu)采用變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁,單箱單室,主跨跨徑125 m,邊跨跨徑75 m。箱梁根部梁高7.3 m(高跨比1/17.1),跨中梁高2.8 m(高跨比1/44.6),梁高按二次拋物線變化。邊跨現(xiàn)澆段底板厚度由30 cm漸變至60 cm,再變化至90 cm,呈線性變化;懸臂澆筑梁段底板厚度由30 cm漸變至90 cm,呈二次拋物線變化。腹板厚度由50 cm漸變至60 cm,再由60 cm漸變至70 cm,頂板等厚28 cm。箱梁頂寬12.75 m,底寬6.25 m,懸臂端長3.25 m。箱梁施加三向預應力。在箱梁中支點、邊支點、主跨跨中合攏段設(shè)置橫隔板,板厚依次為200 cm、150 cm、40 cm。

        箱梁混凝土強度等級為C55。箱梁縱向及橫向預應力鋼束采用Φs15.2預應力鋼絞線,豎向預應力鋼束采用高強精軋螺紋粗鋼筋。

        3.2 (75+2x125+75)m矮塔斜拉橋方案

        (1)橋型及總體布置。

        本方案主橋的結(jié)構(gòu)型式為三塔矮塔斜拉橋。

        橋跨布置為75 m(邊跨)+2×125 m(主跨)+75 m(邊跨),邊跨與主跨的跨徑之比為0.6,主孔全長400 m。主橋總體布置滿足Ⅳ級航道通航要求。

        橋梁橫向全寬28~26 m,于主橋邊跨設(shè)置9.7 m長的橋?qū)挐u變段,以與引橋平順銜接,雙向共四車道。橋面橫向布置為:0.5 m(防撞護欄)+11.5 m(車行道與路緣帶)+0.75 m(防撞護欄)+0.5~2.5 m(中央分隔帶及布索區(qū))+0.75 m(防撞護欄)+11.5 m(車行道與路緣帶)+0.5 m(防撞護欄),車行道橫坡2.0%。

        (2)上部結(jié)構(gòu)。

        矮塔斜拉橋采用一處橋塔處為塔墩梁固結(jié),其余兩處橋塔為塔梁固結(jié)的體系,在橋墩上設(shè)置支座。主梁采用單箱3室箱形結(jié)構(gòu),梁高由4.48 m(高跨比1/27.9)按照二次拋物線漸變到2.58 m(高跨比1/48.4)。箱梁頂寬28 m,懸臂板長5 m,箱梁底寬由15.734 m漸變到17 m;兩外腹板為斜腹板,腹板斜率不變,厚50 cm;兩中間腹板為直腹板,厚40 cm;頂板厚度不變,邊室28 cm,中室45 cm;底板厚25~80 cm;邊室凈寬6.776 m,中室凈寬2.6 m,斜拉索錨固點布置在箱梁中室內(nèi)。主梁除支點處設(shè)橫隔板外,每根斜拉索錨固點處均設(shè)橫隔板,間距4 m,邊室橫隔板厚度為30 cm,中室橫隔板厚度為40 cm。主梁采用三向預應力結(jié)構(gòu)。箱梁縱向及橫向預應力鋼束采用Φs15.2預應力鋼絞線,豎向預應力鋼束采用高強精軋螺紋粗鋼筋。

        主橋共有三個索塔,布置在中央分隔帶上。索塔橋面以上高24.5 m,采用鋼筋混凝土獨柱實心矩形截面,順橋向長3 m,橫橋向?qū)? m,布置在中央分隔帶上,并與主梁固接。此處橋梁內(nèi)側(cè)波形梁護欄需改為0.5 m寬的防撞護墻,以便放置索塔。塔身上部設(shè)鞍座,以便斜拉索通過。斜拉索橫橋向呈兩排布置,鞍座亦設(shè)兩排。

        鞍座采用雙重鋼管結(jié)構(gòu)形式,外管預埋于混凝土塔內(nèi),內(nèi)管置于外管內(nèi),斜拉索穿過內(nèi)管。在兩側(cè)出口處的斜拉索上設(shè)有索夾,以防止斜拉索滑動;內(nèi)、外管均與各自的鋼管座焊固,以防止內(nèi)外管相對滑動。為與斜拉索通過鞍座相適應,雙重管中段采用圓弧形,內(nèi)、外管圓弧段中心線彎曲半徑分別為3.020 m和3.028 m。

        斜拉索為扇形單索面,雙排布置在中央分隔帶上,每個塔上設(shè)有9對18根斜拉索。斜拉索在主梁上縱向標準間距4 m,雙排橫向布置間距1 m,塔上豎向間距1 m。斜拉索在塔頂連續(xù)通過鞍座,兩側(cè)對稱錨于主梁。

        斜拉索采用 31Φs15.2、34Φs15.2、37Φs15.2 三種規(guī)格的環(huán)氧全涂裝鋼絞線,fpk=1 860 MPa,由上至下的1#~3#采用37根,4#~6#采用34根,7#~9#采用 31根;位于索鞍處的鋼絞線為裸索,待施工完畢后,在內(nèi)鋼管灌注C60環(huán)氧樹脂砂漿。斜拉索采用多重防腐措施,單根環(huán)氧鋼絞線,外包單層PE,鋼絞線索外包HDPE套管。為增加橋梁美觀,可參考采用橘紅色或橘黃色等外套管。

        4 綜合比較

        主跨125 m連續(xù)梁方案:橋跨配孔比例比較協(xié)調(diào),上下部結(jié)構(gòu)尺寸配合得當,樸實簡潔;主跨兩孔125m滿足單孔雙向通航孔布設(shè)要求;主梁懸臂施工工藝成熟、簡單,有三個工作面同步開展上部施工,由于橋梁橫向采用上下行分幅的形式,故單個懸澆節(jié)段可略長,施工所需的掛籃噸位較小,施工控制難度較小,工期較短;單個施工季節(jié)完成主跨的合攏雖具有一定的難度,但通過合理地選擇開工時間仍然能夠在冬季到來之前實現(xiàn)主橋的合攏。盡管采取了較大的跨徑,但仍有主墩處于河道深水主槽范圍內(nèi),橋墩基礎(chǔ)施工的難度較大;主橋與下游原綏滿公路齊齊哈爾嫩江大橋遙相呼應,與嫩江河灘地形和橋位附近地物相協(xié)調(diào);造價較高,但運營階段費用低。

        主跨125 m矮塔斜拉橋方案:橋跨配孔比例比較協(xié)調(diào),上下部結(jié)構(gòu)尺寸配合得當,橋型新穎,富有現(xiàn)代感;能夠滿足單孔雙向通航的要求;國內(nèi)懸臂、掛索施工工藝較成熟。主橋雖有三個塔墩同步開展上部施工,但單個階段施工工序較多,預應力鋼束張拉順序要求細致、嚴格,省內(nèi)暫無此類橋型的施工經(jīng)驗,施工繁瑣,工期較長;雖然采取了較大的跨徑,但仍有主墩處于河道深水主槽范圍內(nèi),橋墩基礎(chǔ)施工的難度較大;由于上部主梁為單箱三室的截面形式,截面面積較大,懸澆節(jié)段重量大,故施工所需的掛籃噸位大,增加了施工難度。橋型為部分斜拉體系,施工過程中需要在一定階段進行調(diào)索,施工控制要求精度高,難度大。運營期間斜拉索需進行必要的養(yǎng)護、維修甚至換索,造價高。

        表2 主橋方案主要工程量及造價比較表

        5 推薦橋型方案

        通過對主橋兩個方案的優(yōu)缺點、主要工程量及造價的分析比較,主跨125 m的預應力混凝土連續(xù)箱梁橋無論在使用功能、景觀協(xié)調(diào)、施工條件、施工工期等方面,均有一定優(yōu)勢。該跨徑布置在同類橋型中屬較小跨徑,有成熟的設(shè)計、施工經(jīng)驗,施工設(shè)備極易取得;雖然預應力混凝土連續(xù)箱梁方案梁高與矮塔斜拉橋方案相比高,但由于通航凈空控制主橋高度,洪水標高控制引橋高度,故在本橋引橋較長的情況下,主橋梁高的降低并沒有明顯的降低橋梁造價和河灘路基的造價。采用預應力混凝土連續(xù)箱梁可以降低工程造價,且后期對橋梁部分的養(yǎng)護費用比矮塔斜拉橋小,可大幅降低成橋后的運營成本,尤其適用于本項目所在地區(qū)的經(jīng)濟情況,經(jīng)濟性合理,故將主跨125 m連續(xù)梁橋方案作為推薦方案。

        U442

        C

        1008-3383(2012)11-0141-02

        2012-04-03

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