方衛(wèi)國，夏 至，朱純海，施霄飛

(江蘇中設(shè)集團(tuán)股份有限公司 無錫市 214072)

1 工程概況

塘前路橋位于江陰市澄江街道，起點(diǎn)位于通江南路，終點(diǎn)位于環(huán)城西路，跨越錫澄運(yùn)河，位于杏春橋南側(cè)，塘前路橋工程全長約456.896m，道路等級為城市次干路，道路紅線寬度為33m。

本項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)一步拉大城市框架，優(yōu)化城市空間布局，提高城市空間利用效率，突出城市地域特色，推進(jìn)江陰錫澄運(yùn)河區(qū)域由交通樞紐城市向有實(shí)力、有活力、有競爭力區(qū)域性中心城市轉(zhuǎn)變。

2 橋梁總體方案構(gòu)思

橋梁設(shè)計(jì)以功能性為主，注重性價(jià)比，充分考慮工程造價(jià)和后期維護(hù)成本，造型風(fēng)格遵循適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、綠色的總體原則。城市景觀橋梁應(yīng)充分挖掘地域歷史文化內(nèi)涵，體現(xiàn)橋梁的時(shí)代性、藝術(shù)性和力學(xué)美。

塘前路橋地處江陰歷史風(fēng)貌景觀區(qū)，作為江陰城市名片的重要節(jié)點(diǎn)，其設(shè)計(jì)定位從以下兩方面考慮：

(1)景觀定位：歷史沉淀、人文底蘊(yùn)。

(2)功能性定位：按規(guī)劃要點(diǎn)要求無縫對接區(qū)域道路，滿足防洪要求，考慮橋下預(yù)留通道的需求。

2.1 設(shè)計(jì)控制條件

(1)與規(guī)劃道路交叉口銜接，規(guī)劃路網(wǎng)標(biāo)高控制。西側(cè)與通江路交叉口控制標(biāo)高5.4m，東側(cè)與環(huán)城西路交叉口控制標(biāo)高4.2m，錫澄運(yùn)河至通江路交叉口距離約180m，至環(huán)城西路交叉口距離約120m。

(2)錫澄運(yùn)河河口規(guī)劃寬度62m，規(guī)劃為旅游航道，參考限制性Ⅶ級航道通航標(biāo)準(zhǔn)，常水位標(biāo)高為1.971m，凈高要求不小于3.5m，凈寬要求不小于18m。

(3)預(yù)留橋底通道—運(yùn)河公園綠道，同時(shí)公園綠道可兼做防汛通道。運(yùn)河公園綠道凈寬按5m設(shè)計(jì)，凈高按2.5m控制。

(4)橋梁縱斷面、橫斷面布置需滿足行人及非機(jī)動車上下橋的需求，縱坡不大于2.5%。

2.2 總體布置

本著滿足行洪要求，充分考慮該處設(shè)計(jì)控制條件，并結(jié)合橋梁景觀效果及與兩端交叉口的銜接，橋梁跨徑按(35+50+35)m布置。

橋梁范圍內(nèi)縱斷面由i=2.35%和i=-2.11%的兩段縱坡相接，i=2.35%坡長189m，i=-2.11%坡長267.896m，豎曲線類型為凸型豎曲線(圖2)。

2.3 方案構(gòu)思

錫澄運(yùn)河的歷史源遠(yuǎn)流長，橋梁的景觀設(shè)計(jì)也需要融入運(yùn)河的文化元素，以形成真正的橋梁與周邊環(huán)境的融合。錫澄運(yùn)河船來船往，交通繁忙。其中，古代運(yùn)河船身具有一定的造型特點(diǎn)，綜合考慮中國古代船身元素，構(gòu)思了以“古船河韻”為主題的橋梁方案，以呼應(yīng)源遠(yuǎn)的中國古典文化，以及璀璨的運(yùn)河文化。

“古船”的弧形船身造型運(yùn)用于橋梁造型設(shè)計(jì)當(dāng)中，可獲得張力感極強(qiáng)的橋梁方案，最大程度地取得橋梁與江陰水鄉(xiāng)地區(qū)的人文與環(huán)境景觀協(xié)調(diào)。

根據(jù)方案的景觀構(gòu)思，結(jié)合橋位處現(xiàn)場設(shè)計(jì)控制條件，本橋采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土混合梁設(shè)計(jì)更能凸顯結(jié)構(gòu)景觀造型，但由于本項(xiàng)目限額設(shè)計(jì)要求的造價(jià)控制，設(shè)計(jì)最終選定預(yù)應(yīng)力混凝土拱形連續(xù)剛構(gòu)橋方案。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

拱形連續(xù)梁橋是一種帶V形支撐的連續(xù)梁橋,具有結(jié)構(gòu)新穎、受力合理、造價(jià)經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。拱形連續(xù)梁，其本質(zhì)是屬于連續(xù)梁體系，它是借鑒拱橋的造型，通過將變截面連續(xù)梁的根部厚度進(jìn)行加高，再通過調(diào)整梁底線形，使梁底面形成一個(gè)拱形結(jié)構(gòu)，其受力特性與V形支撐連續(xù)梁一致，梁底面曲線可以是懸鏈線、拋物線，小跨結(jié)構(gòu)還可以設(shè)計(jì)為圓曲線。

本項(xiàng)目橋梁結(jié)構(gòu)方案采用(35+50+35)m的預(yù)應(yīng)力混凝土拱形連續(xù)剛構(gòu)橋。梁底面曲線采用圓曲線，拱形連續(xù)剛構(gòu)的矢跨比為1/9.4。

橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為3.0m(人行道)+4.0m(非機(jī)動車道)+2.0m(側(cè)分帶)+15.0m(機(jī)動車道)+2.0m(側(cè)分帶)+4.0m(非機(jī)動車道)+3.0m(人行道)=33m。見圖6。

3.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為滿足橋梁景觀造型效果，主梁采用倒梯形斷面(船型斷面)，單箱三室結(jié)構(gòu)，跨中梁高180cm，主墩處承臺頂面至梁頂高760cm，主梁梁底采用圓曲線。主梁邊腹板斜率隨梁高變化，邊腹板表面為空間曲面，考慮空間曲面結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，適當(dāng)加厚邊腹板尺寸，邊腹板厚度取35cm。中腹板厚度55～90cm，頂?shù)装搴穸?8cm，單幅箱梁頂板寬度1650cm，箱梁及V腿底寬取600cm。

主墩墩頂梁高180cm，腹板厚度55～75cm，頂?shù)装搴穸?8cm，箱梁頂板寬度1650cm，箱梁底寬取1405.6cm，邊腹板斜率不變。

V腿采用實(shí)心梯形斷面，V腿與主墩交界處斷面高約150cm，與主梁交界處斷面高約180cm，V腿高度隨主梁梁底曲線變化。見圖10。

主梁縱向預(yù)應(yīng)力采用12～15Φs15.2規(guī)格的鋼絞線束。橋面板采用3Φs15.2規(guī)格的鋼絞線束。由于本橋矢跨比較小，V腿配置15Φs15.2規(guī)格的鋼絞線束，以改善V腿應(yīng)力狀態(tài)。

上部結(jié)構(gòu)混凝土用量指標(biāo)1.24m3/m2,預(yù)應(yīng)力鋼束用量指標(biāo)51kg/m2，普通鋼筋用量指標(biāo)228kg/m2。

3.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

V腿下橫梁采用梯形斷面(船型墩)，梯形斷面頂寬100cm，作為預(yù)留平臺可供設(shè)置造型雕塑，梯形斷面底寬500cm，高240cm；V腿下橫梁橫橋向?qū)?000cm。為保證橋梁景觀效果，V腿下橫梁底面設(shè)置在常水位下方10cm左右。

鑒于本橋采用剛構(gòu)體系，承臺采用高樁承臺，以減小基礎(chǔ)剛度，降低結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力。為減小阻水面積，承臺設(shè)計(jì)為圓端形。承臺平面尺寸為11×7.3m，承臺厚為2.5m。主墩基礎(chǔ)采用雙排鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為1.5m。

橋臺采用薄壁式橋臺，基礎(chǔ)為雙排鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為1.2m。

3.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

3.3.1總體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

總體縱向計(jì)算采用空間桿系結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，根據(jù)橋梁施工流程劃分計(jì)算階段。并按A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對主梁在施工階段、使用階段進(jìn)行抗裂、應(yīng)力、承載能力驗(yàn)算。

結(jié)構(gòu)分析采用橋梁空間有限元計(jì)算程序Midas Civil，結(jié)構(gòu)采用空間梁單元模擬，上部結(jié)構(gòu)72單元，斜腿24單元，承臺6單元，樁基240單元。

計(jì)算模型及邊界條件如圖13。

結(jié)構(gòu)主要計(jì)算結(jié)果如圖14。

頻遇效應(yīng)組合作用下，結(jié)構(gòu)正截面最大拉應(yīng)力為0.4MPa<0.7ftk=1.855MPa；最大主拉應(yīng)力為0.8MPa<0.5ftk=1.325MPa。準(zhǔn)永久效應(yīng)組合作用下，主梁不出現(xiàn)拉應(yīng)力，主梁抗裂驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

由圖15和圖16可知，承載能力極限狀態(tài)下主梁的正截面抗彎強(qiáng)度和斜截面抗剪強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求。

3.3.2橫向框架模型計(jì)算分析

橫向框架模型取1m節(jié)段計(jì)算，結(jié)構(gòu)采用梁單元模擬，模型共96個(gè)單元。

橋面板最大拉應(yīng)力為0.74MPa<0.7ftk=1.855MPa；橋面板最大主拉應(yīng)力為0.13MPa<0.5ftk=1.325MPa，橋面板抗裂驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。橋面板最大壓應(yīng)力為10.7MPa<0.5fck=16.2MPa，橋面板持久狀況下混凝土的應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求。由圖19可知，橋面板承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

根據(jù)橫向框架計(jì)算模型分析結(jié)果，進(jìn)行邊腹板的截面驗(yàn)算和裂縫驗(yàn)算，如表1和表2所示，計(jì)算結(jié)果表明邊腹板的截面驗(yàn)算均滿足規(guī)范要求。

表1 邊腹板承載能力驗(yàn)算

表2 邊腹板裂縫驗(yàn)算

4 施工方案

上部結(jié)構(gòu)采用支架分塊現(xiàn)澆施工方案。拱形連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)槎啻纬o定結(jié)構(gòu)，不宜一次性整體澆注。由于本橋?yàn)橐?guī)劃旅游航道，具備滿堂支架施工條件，通過節(jié)段分塊澆注，可以減小由于收縮徐變引起的次內(nèi)力，從而改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。

5 結(jié)語

塘前路橋選用拱形連續(xù)剛構(gòu)橋作為城市文化的載體，同時(shí)上部結(jié)構(gòu)斷面創(chuàng)新性的采用船型斷面，在國內(nèi)同類橋梁中尚屬首次。通過精心構(gòu)思和設(shè)計(jì)，將其塑造成為一座地標(biāo)性建筑，充分反映區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和歷史文化底蘊(yùn)。

系統(tǒng)梳理了塘前路橋的總體方案設(shè)計(jì)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特色，希望能為城市景觀橋梁設(shè)計(jì)提供有益的思路，同時(shí)也為今后類似橋梁的設(shè)計(jì)提供一定的借鑒。