陳瑋，王興達，張茜

（招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶400067）

1 工程概述

重慶市蔡家嘉陵江大橋工程北接北碚區(qū)蔡家組團，南接北部新區(qū)禮嘉組團，大橋橋址位于渝武高速馬鞍石大橋上游1 600 m、軌道6 號線嘉陵江大橋下游1 000 m 處。本項目是主干路系統(tǒng)的關鍵節(jié)點之一，南接禮嘉片區(qū)禮白路，跨過嘉陵江，北接蔡家片區(qū)代家院子立交，全長約3 420 m，城市主干道設計車速為60 km/h，雙向8 車道，標準路幅寬為37.5 m 和42 m。全線含特大橋1 座（蔡家嘉陵江大橋）、互通式立交2 座（金山寺立交、小灣立交）。

2 主要控制條件

北岸沖溝和山體地形對本項目線路布線影響較大，南岸地形對線路影響相對較小。橋位位于彎道中，與上游的蔡家軌道橋間距1 100 m，與下游馬鞍石大橋間距1 700 m，均不能滿足GB 50139—2014《內河通航標準》[1]關于橋梁選址與彎道、相鄰過河建筑物的距離要求。因此，如在此建橋，需要加大通航孔跨度或采取一跨通航水域的橋型方案。Ⅲ級航道通航凈高要求為10 m。根據實測流速及模型試驗，橋區(qū)相對橫向流速大于0.8 m/s，大橋應一跨通航水域。從現(xiàn)狀條件、航道變遷與調整、航運發(fā)展需求等方面綜合論證得出，橋位處通航水域寬度為260 m。

3 橋型可行方案選擇

3.1 主橋特點分析

3.1.1 橋高

斜拉橋下塔柱高度達110 m，上塔柱高度接近100 m，下塔柱高度大于上塔柱，索塔選型時需考慮整體美觀且與周邊協(xié)調。

3.1.2 橋寬

雙向8 車道，橋面寬度較大，橋梁主梁寬度達37.5 m，含風嘴寬度達39.3 m，屬超寬斜拉橋，主梁設計需考慮施工及運營階段不發(fā)生開裂；橋梁耐久性要求高，需有完善的耐久性措施。

3.2 橋型可行方案分析

就本橋主跨320 m 跨徑而言，斜拉橋、鋼桁連續(xù)梁橋、拱橋及連續(xù)剛構混合梁橋具有較好的適應性；而其他橋型，諸如懸索橋等橋型因為結構特點或造價原因均不適宜。斜拉橋由高大蒼勁的主塔、纖細柔美的主梁、富有韻律的拉索組成，其跨越能力大、結構力線簡潔清晰、整體均衡、布局和諧、景觀優(yōu)美，可重點考慮斜拉橋方案。

針對上述特點，大跨鋼桁連續(xù)梁方案、中承式拱橋及連續(xù)剛構混合梁橋對本橋位地形也有較好的適應性。

3.2.1 連續(xù)鋼桁梁橋方案構思

橋面離河床110 m，約為跨徑的1/3，通航凈空超過70 m，有條件設置上承式鋼桁連續(xù)梁，可大大降低主墩高度，且與地形融合較好。重慶市跨江橋梁尚無此類橋型，可創(chuàng)造出新的橋型景觀。由于南岸邊跨伸入緩和曲線，邊跨不宜取大，邊墩可設拉壓支座，這不僅能減小主橋規(guī)模，還能更好地適應線形。

當前，世界上類似的橋梁多采用此辦法，即主橋跨徑為320 m、邊跨為140 m。對于該橋梁來說，其結構安全可靠，且對曲線段邊跨適應性較強，但考慮到該橋型造價較高、后期養(yǎng)護費用較高的因素，不推薦該橋型。

3.2.2 拱橋方案構思

方案采用90 m+320 m+90 m 中承式鋼箱系桿拱橋，主跨320 m 按照通航及泄洪確定，邊跨的選取則是盡量避開南岸曲線段，采用90 m 邊跨。橋型方案主體突出、外形輪廓柔和、與周邊環(huán)境基本融合協(xié)調，且屬成熟橋型，有跨徑76 m+360 m+76 m 的廣州丫髻沙大橋可供借鑒。

但值得注意的是，該橋型施工難度大、施工風險大、造價高、景觀協(xié)調性一般，且該橋型邊跨較小，通航能力較弱。

3.2.3 連續(xù)剛構混合梁橋構思

橋面離河床110 m，約為跨徑的1/3，通航凈空超過70 m，有條件設置連續(xù)剛構混合梁橋，重慶市石板坡長江大橋復線橋采用此橋型，可以借鑒。該橋梁結構安全可靠，且對曲線段邊跨適應性較強，但主橋跨中100 m 長鋼箱梁需采用浮吊拼裝施工，考慮到嘉陵江河道彎道半徑小，鋼箱梁浮運存在不確定因素多，施工難度及風險較大。

另外，由于鋼箱浮運及吊裝過程中對江面航運交通影響較大，故而必須協(xié)調航運部門及海事管理部門，并得到相關部門審批?？深A見的是，若采用該施工方式，則本項目協(xié)調工作量大、工程造價較高、景觀欠佳。

3.2.4 單塔斜拉橋方案構思

采用單塔斜拉橋，將主塔設在北岸，主跨320 m 跨越嘉陵江，邊跨160 m+95 m 設置于北岸，全橋位于直線上。單塔設置還可改善橋面上、下塔的高度比例關系，并成為嘉陵江上最高橋塔，具有一定的標志性。但是，325 m 主跨單塔斜拉橋施工風險相對較大，風險相當于640 m 跨徑的雙塔斜拉橋，且造價相對較高，因此不推薦該橋型。

3.2.5 雙塔斜拉橋方案構思

主跨320 m 雙塔斜拉橋跨越嘉陵江，左右邊跨各為140 m。大橋南岸位于半徑為430 m 的曲線上，考慮通航后雙塔斜拉橋左邊跨布置落在緩和曲線段上，目前國內外已有很多曲線斜拉橋的成功先例。相對于主跨320 m 的單塔斜拉橋，雙塔斜拉橋施工安全性更高，造價相對較低，景觀上均衡、穩(wěn)定，因此，140 m+320 m+140 m 雙塔斜拉橋為本階段推薦方案。

通過上述比較可以看出，斜拉橋、鋼混凝土組合梁橋及拱橋均適宜本項目。經研究決定，本項目推薦采用雙塔斜拉橋方案。

4 蔡家嘉陵江大橋主橋設計

4.1 總體布置

橋梁全長1 411 m，主橋采用雙塔雙索面等高塔斜拉橋，橋跨布置為140 m+320 m+140 m=600 m；主橋南側邊跨80.785 m 范圍內處于道路平面緩和曲線段，過渡墩處偏心距離為2.272 m。橋臺為重力式橋臺，長8.0 m。

4.2 支承體系

主梁支承體系的選擇需結合動力特性、靜力特性、施工以及經濟性等因素綜合考慮，采用剛構體系即過渡墩處設置豎向支承，塔梁墩固結。

剛構體系塔梁結合部施工不需體系轉換，僅過渡墩設置豎向支承即可，主塔對結構整體剛度貢獻大，結構自身動力特性好、經濟性較好，盡管主跨跨長320 m，但由于墩高大、剛度適中，混凝土收縮及降溫引起的應力小，不作為設計的考慮因素。

綜上，本橋主梁采用的支承體系為：橋塔處采用塔梁固結體系，邊墩均設置豎向支座。

4.3 主梁構造

主梁采用分離式混凝土的斷面布置形式，相關結構及數據為：

1）主梁為預應力混凝土結構，梁高3.3 m，全寬39.3 m，頂面寬37.5 m。

2）主梁頂板厚0.2 m，底板0.4 cm，直腹板厚0.4～1 m，斜腹板厚0.3 m。

3）全橋標準段橫梁厚0.35 m，端橫梁厚3.3 m。

4）主梁采用縱向預應力布置，橫梁配置橫向預應力，其中，縱向鋼束由頂板鋼束、底板鋼束組成。

5）主梁采用C55 混凝土。斷面如圖1 所示。前，國內外大跨徑斜拉橋斜拉索的塔端錨固方式主要有鋼錨箱、鋼錨梁、環(huán)向預應力3 種，初步設計結合本橋索塔的錨固條件后，可對鋼錨箱以及環(huán)向預應力2 種塔端錨固方式進行比較，以更好地從中選擇出更合適的方案。

圖1 蔡家嘉陵江大橋主橋橫斷面布置圖（單位：cm）

斜拉橋的索塔錨固區(qū)作為承受索及梁荷載的主要部位，由于斜拉索索力較大、錨固點相對集中，致使塔柱的索、梁錨固區(qū)有應力集中且應力分布很復雜的難點。為確保錨固區(qū)域具有足夠的水平向承載能力和抗裂安全度，根據橋塔的設計情況，每束斜拉索錨固區(qū)域環(huán)向預應力推薦采用U 形布置，采用15 根φs15.2 mm 高強度低松弛（Ⅱ級松弛）7 股型鋼絞線，預應力采用U 形布置，環(huán)向預應力曲線半徑為1.4 m。

4.4 斜拉索

近似平行索面，塔上標準間距2.0 m，主梁上標準間距6.3 m。斜拉索采用成品平行鋼絲拉索。兩塔各設24 對索，全橋設48 對索。

4.5 主塔形式

主塔為鋼筋混凝土結構，分別由下、上塔柱及中橫梁組成：（1）塔高（從承臺頂面算起）為214.5 m，承臺頂高程169.4 m；（2）橋面以下高約110 m，橫橋向寬41.75 m，塔柱橫橋向頂寬4.5 m，底部寬8.5 m，順橋向頂寬6.0 m，底寬10.0 m，采用單箱單室截面；（3）橫梁中部高5.0 m，為單箱單室截面；（4）塔柱根部局部范圍內橫橋向連城整體，以抵抗船舶撞擊。塔柱采用C50 級混凝土。

主墩采用分離式基礎，單個承臺橫橋向寬17.5 m，順橋向寬21 m，承臺高6.0 m，主墩設12 根直徑為2.5 m 的樁基，每個主塔共24 根樁基。

對于斜拉橋索塔錨固區(qū)構造來說，其不僅應保證由橋梁恒載、活載作用產生的拉索索力傳遞和承力的合理性，還應滿足施工的要求，同時需考慮方便養(yǎng)護和拉索的后期更換。目

5 結語

曲線斜拉橋作為斜拉橋的重要分支之一，現(xiàn)階段主要被應用于對線型要求（例如，兩端接線走向必須位于曲線之上、兼顧景觀需求等）較高的橋梁。鑒于蔡家嘉陵江大橋周圍環(huán)境較復雜且工程要求較高，選用橋墩較高主梁較寬的曲線斜拉橋是較適宜方案。在保證橋梁穩(wěn)定性的同時，還具有美觀性，可作為曲線斜拉橋工程的參考案例。