李 忠 忠

(同濟(jì)大學(xué)，上海 200092)

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嘉定新城北水灣大橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

李 忠 忠

(同濟(jì)大學(xué)，上海 200092)

介紹了嘉定新城北水灣大橋設(shè)計(jì)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合該橋的橋型方案，從主拱、主梁、人行橋、吊桿、基礎(chǔ)五方面，闡述了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施，使該橋梁的設(shè)計(jì)達(dá)到了美觀性、安全性及耐久性的要求。

橋梁，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主拱，主梁，吊桿

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提高，人們對(duì)橋梁景觀的要求越來(lái)越高，原來(lái)大量采用的普通梁橋已越來(lái)越不能滿足要求。拱結(jié)構(gòu)以其美麗的弧線外形，在城市景觀中越來(lái)越多的被采用。論文對(duì)下承式斜跨鋼拱橋設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了論述，有著較大的工程實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

1 工程概況

本工程位于嘉定新城北水灣，是平城路跨越橫瀝河的一座橋梁。北水灣作為嘉定新城主城區(qū)的副中心，將建設(shè)成為以精品居住功能為主導(dǎo)，以商務(wù)、休閑、科研文化創(chuàng)業(yè)為主要特色，既與老城區(qū)的功能互為補(bǔ)充，又輻射嘉定工業(yè)區(qū)(北區(qū))和嘉定北部地區(qū)的多功能、綜合性的現(xiàn)代化城區(qū)。由于本工程橋位處于北水灣中心區(qū)域，橋梁景觀要求凸顯，經(jīng)過(guò)充分論證研究，最終主橋采用下承式斜跨鋼拱橋結(jié)構(gòu)，主梁跨徑89 m，橋?qū)?5 m，路線南側(cè)設(shè)置2.5 m寬人行橋。引橋?qū)?4 m，采用簡(jiǎn)支空心板梁，西岸引橋跨徑為2×20 m，東岸引橋跨徑為3×18 m，全橋長(zhǎng)183.84 m。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1)道路等級(jí)：城市支路，設(shè)計(jì)車速30 km/h。2)設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅱ級(jí)，人群荷載及非機(jī)動(dòng)車按照《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》取用。3)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年。4)航道要求：橫瀝河為Ⅵ級(jí)航道，通航凈空H=4.5 m，通航凈寬B=22 m。5)抗震設(shè)計(jì)：橋梁抗震設(shè)防類別為C類，抗震設(shè)防烈度為7度，抗震設(shè)防措施等級(jí)為7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，抗震重要性系數(shù)E1∶Ci=0.34，E2∶Ci=1.0。

3 橋型設(shè)計(jì)

本工程創(chuàng)造性的提出了“龍騰彩虹”的設(shè)計(jì)理念。路線南側(cè)的人行橋蜿蜒曲折意為“龍”，主拱挺拔壯觀意為“彩虹”。

與一般拱橋的拱梁平行布置不同，本橋拱與梁為斜跨布置，即拱腳分別位于主梁的西北側(cè)和東南側(cè)。主梁跨徑89 m，橋?qū)?5 m，橋梁位于R=608 m的平曲線上。主拱與主梁斜交28.6°，主拱跨徑76 m，矢高38 m，矢跨比1/2。吊桿錨固于主梁外側(cè)，共15對(duì)吊桿，由于主拱斜跨，兩側(cè)吊桿呈反對(duì)稱布置，形成空間體系。另外，路線南側(cè)設(shè)置2.5 m寬人行橋，人行橋東側(cè)設(shè)置2根吊桿錨固于主拱，西側(cè)與主梁外伸橫梁連接(見(jiàn)圖1，圖2)。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 主拱

主拱采用箱形截面鋼拱，截面尺寸由拱腳向拱頂一次線性變化，拱腳截面尺寸為3.2 m×2.8 m，拱頂截面尺寸為4.5 m×1.5 m。主拱頂、底板和腹板板厚均為30 mm，縱向加勁肋采用平鋼板形式，加勁肋板厚22 mm，高300 mm。

由于主拱采用變截面，縱向加勁肋布置無(wú)法采用通長(zhǎng)等間距形式。本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)側(cè)加勁肋(頂、底板中間4道加勁肋，腹板中間2道加勁肋)固定間距，外側(cè)加勁肋根據(jù)主拱截面尺寸調(diào)整間距或取消。

主拱橫向加勁分為兩種形式，按照吊桿錨固區(qū)范圍以內(nèi)和以外區(qū)分：

1)吊桿錨固區(qū)范圍以外。沿拱軸線每隔2 m設(shè)置橫向加勁肋，加勁肋板厚14 mm，徑向布置。

2)吊桿錨固區(qū)范圍以內(nèi)。主梁吊桿在主拱上錨固間距為2 m(拱軸線曲線長(zhǎng)度)，在吊桿錨固處設(shè)置2道橫隔板，間距600 mm，板厚20 mm。為了使得吊桿力傳遞途徑明確，橫隔板與吊桿基本平行布置(除了ZS13～ZS15三根吊桿由于傾斜角度太大，橫隔板采用鉛垂布置)。

人行橋吊桿錨固處設(shè)置1道橫隔板，板厚25 mm，橫隔板與吊桿平行布置。

主拱與吊桿的連接采用耳板+銷子的方式，即主拱設(shè)置錨拉板與吊桿錨具耳板通過(guò)銷子連接。錨拉板由兩塊不同厚度、不同寬度鋼板焊接形成，分別為耳板和錨板。耳板厚度及寬度與吊桿錨具型號(hào)匹配，錨板厚度根據(jù)受力決定，寬度為600 mm(主梁吊桿)和400 mm(人行橋吊桿)。錨板與主拱橫隔板焊接，主梁吊桿處錨板夾在兩塊橫隔板之間，形成工字形構(gòu)件；人行橋吊桿處橫隔板開(kāi)槽，錨板插入并焊接。主拱拱腳及拱頂截面見(jiàn)圖3，圖4。

4.2 主梁

主梁采用扁平鋼箱梁，正交異性橋面板，頂寬25 m，道路中心線處梁高1.8 m，鋼箱梁頂面按照雙向2%橫坡布置，距道路中心線8.625 m范圍內(nèi)梁底做平，范圍外底板按照10°水平角傾斜。

鋼箱梁共設(shè)腹板2道，位于鋼箱梁兩側(cè)，腹板高0.967 m，考慮到腹板直接與錨箱連接，受力復(fù)雜，局部應(yīng)力較大，故板厚30 mm。鋼箱梁通長(zhǎng)設(shè)2道邊縱隔板，距離道路中心線7.8 m，邊縱隔板高1.614 m，板厚16 mm。在距離梁端約20 m的無(wú)索區(qū)范圍設(shè)置中縱隔板，位于箱梁中心，中縱隔板高1.77 m，板厚16 mm。

順橋向間隔4 m設(shè)置中橫梁，位置與主梁錨箱對(duì)應(yīng)。由于部分橫梁需外伸與人行橋連接，故主梁中橫梁分為2種形式：

1)一般中橫梁。一般中橫梁采用工字形截面，橫隔板厚12 mm，橫隔板與兩側(cè)腹板焊接。

2)外伸中橫梁。外伸中橫梁采用箱形截面，2塊橫隔板間距0.928 m，板厚12 mm，橫隔板與兩側(cè)腹板焊接。外伸橫梁高0.821 m，頂、底板厚14 mm，腹板厚12 mm，腹板位置與主梁橫隔板對(duì)應(yīng)，與主梁腹板焊接。

另外，由于鋼箱梁斜交18.6°，故端頭需設(shè)置短橫隔板，板厚12 mm。鋼箱梁兩側(cè)端橫梁采用工字形截面，橫隔板厚25 mm。

鋼箱梁頂板厚度為16 mm，縱向加勁肋基本采用U形肋形式，U形肋高度為280 mm，寬度300 mm，鋼板壁厚8 mm，橫向間距600 mm布置。僅在頂板兩側(cè)各設(shè)1道“L”形加勁，加勁高280 mm，翼緣寬100 mm，壁厚12 mm。鋼箱梁底板厚度為14 mm，縱向加勁肋采用平鋼板形式，高度為160 mm，鋼板壁厚12 mm，橫向間距400 mm～410 mm布置。在底板角點(diǎn)，橫隔板位置設(shè)置角點(diǎn)加勁。

主梁在端橫梁與邊縱隔板交匯處設(shè)置4處豎向支承，采用雙向活動(dòng)球鋼支座。

主梁順橋向約束設(shè)置于P3主墩，主梁中縱隔板端部設(shè)置支承加勁板，頂緊于主墩蓋梁對(duì)應(yīng)位置的預(yù)埋鋼板。主梁橫橋向約束采用擋塊形式，即主梁梁底設(shè)置鋼擋塊與蓋梁支座墊石的預(yù)埋鋼板之間頂緊。為了降低上述約束的摩擦力，鋼板間設(shè)置四氟板和不銹鋼板。

主梁北側(cè)需設(shè)置壓重，平衡主梁扭矩，因此北側(cè)人行道采用實(shí)心截面，并用容重為35 kN/m3鐵削混凝土填筑。同時(shí)，主梁兩側(cè)端部1 m范圍內(nèi)需設(shè)置混凝土壓重。主梁1/2截面見(jiàn)圖5。

4.3 人行橋

人行橋主橋跨徑84.568 m，平面線形由2個(gè)直線段和2個(gè)圓曲線組成。

人行橋采用鋼箱梁，正交異性橋面板，頂寬2.5 m，梁高1.2 m，鋼箱梁頂、底板均做平。

人行橋鋼箱梁共設(shè)腹板2道，位于鋼箱梁兩側(cè)，板厚12 mm。人行橋設(shè)置2處錨箱，考慮到腹板直接與錨箱連接，受力復(fù)雜，局部應(yīng)力較大，故錨箱兩側(cè)各500 mm范圍內(nèi)腹板板厚采用30 mm。

橫向加勁位置除錨箱位置及與主梁外伸橫梁連接處以外，其余均按照順橋向間隔2 m設(shè)置，板厚10 mm。錨箱位置及與主梁外伸橫梁連接處橫隔板厚12 mm，端橫梁橫隔板厚20 mm。

鋼箱梁頂、底板厚度均為14 mm，縱向加勁肋采用平鋼板形式，高度為120 mm，鋼板壁厚12 mm，橫向間距300 mm布置。

人行橋在西側(cè)端橫梁處設(shè)置圓板橡膠支座，東側(cè)端橫梁處設(shè)置球鋼支座，該支座容許順橋向位移及三個(gè)方向的轉(zhuǎn)角，僅限制橫橋向位移。人行橋截面見(jiàn)圖6。

4.4 吊桿

吊桿采用建筑工程用熱鑄錨吊桿，鋼絲采用φ5 mm雙層鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，鋼絲強(qiáng)度等級(jí)為1 670 MPa。吊桿共采用4種型號(hào)的鋼絲編束根數(shù)，分別是5-55，5-61，5-73，5-85，吊桿外熱擠壓黑色(內(nèi))和彩色(外)HDPE(兩層)。吊桿上端為固定端，采用RM-Ⅲ型錨具與主拱耳板連接；下端為張拉端，采用RM-Ⅴ型錨具與錨箱連接。

4.5 基礎(chǔ)

主拱承臺(tái)長(zhǎng)14.2 m，寬11.2 m，高4 m，由于西岸承臺(tái)部分侵入河道范圍，因此承臺(tái)頂設(shè)置1.5 m×0.5 m倒角，確保承臺(tái)頂面距離河岸邊坡30 cm以上。承臺(tái)設(shè)置拱座，拱座方向按照拱軸線布置，拱座截面考慮比主拱截面單側(cè)寬25 cm設(shè)計(jì)。樁基采用D120 cm鉆孔灌注樁，縱向5排，橫向4排，單個(gè)基礎(chǔ)共20根樁。樁基持力層選用⑧-2層粉質(zhì)粘土、粉土互層。樁身設(shè)置聲測(cè)管。

P2主墩采用墻式墩，墻身頂寬1.4 m，底寬1.8 m，承臺(tái)長(zhǎng)22.35 m，寬5.6 m，高2 m。樁基采用D80 cm鉆孔灌注樁，順橋向3排，橫橋向6排，單個(gè)基礎(chǔ)共18根樁。樁基持力層選用⑧-1層粉質(zhì)粘土夾粉土。

P3主墩采用墻式墩，墻身頂寬1.4 m，底寬1.8 m，承臺(tái)長(zhǎng)27.1 m，寬5.6 m，高2 m。樁基采用D80 cm鉆孔灌注樁，順橋向3排，橫橋向9排，單個(gè)基礎(chǔ)共27根樁。樁基持力層選用⑧-1層粉質(zhì)粘土夾粉土。

人行橋主墩采用柱式墩，立柱采用直徑1.2 m圓形截面，承臺(tái)長(zhǎng)和寬均為3.6 m，高度1.5 m。樁基采用D80 cm鉆孔灌注樁，雙排樁布置，單個(gè)基礎(chǔ)共4根樁。

5 結(jié)語(yǔ)

嘉定新城北水灣大橋創(chuàng)造性的提出了“龍騰彩虹”的設(shè)計(jì)理念，并因地制宜地采用了下承式斜跨鋼拱橋結(jié)構(gòu)，造型簡(jiǎn)潔、大氣，橋梁建成后成為北水灣區(qū)域地標(biāo)性建筑，取得了良好的社會(huì)效益，可為類似工程提供參考。

[1] 陳偉慶.斜拉索耳板錨固結(jié)構(gòu)接觸應(yīng)力分析[J].鐵道建筑技術(shù)，2003(6):21-23.

[2] 楊士金，唐虎翔.景觀橋梁設(shè)計(jì)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2003.

Brief introduction on Beishuiwan bridge design in new Jiading city

Li Zhongzhong

(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

The paper introduces major technological criteria of Beishuiwan bridge design in new Jiading city. Combining with the bridge style scheme, starting from five aspects of major arch, major beam, footbridge， boom and foundation, it describes it structural design measures, so as to meet the bridge design demands of beauty, safety and durability.

bridge, structural design, major arch, major beam, boom

1009-6825(2016)18-0140-03

2016-04-16

李忠忠(1980- )，男，高級(jí)工程師

U442

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