陳何峰，趙 煒

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

1 工程概況

新典橋位于寧波市城市中心區(qū)，橫跨奉化江，是溝通海曙區(qū)和鄞州中心區(qū)的重要城市橋梁，見圖1。新典橋及接線工程對加強(qiáng)海曙區(qū)與鄞州中心區(qū)交通聯(lián)系、完善城市道路交通網(wǎng)絡(luò)、有效分擔(dān)長豐橋、芝蘭橋的通行壓力意義重大[1]。

圖1 工程地理位置

奉化江通航等級為V 級航道，過往船只數(shù)量大，且橋位處河流與主橋斜交角度大，為了減小對河道的影響，主橋未在江中立墩，采用一跨過江的方式，橋型為跨徑213 m（橋長221.6 m）下承式簡支系桿拱橋。橋梁采用雙向6 車道，城-A 級標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計時速50 km/h。為給行人增添了一種趣味過江通道，主橋兩側(cè)添加了懸挑人行步道，懸挑的慢行步道與主橋拱肋組合形成一個整體，并在橋墩處的濱江大堤內(nèi)側(cè)落地與兩岸步道銜接。

2 橋型構(gòu)思

寧波簡稱“甬”的由來：早在周朝已有此稱?！梆弊质枪糯箸姷囊粋€象形字，在鄞、奉兩縣的縣境上，山的峰巒很象古代的覆鐘，故叫甬山，這條江就叫甬江。

方案設(shè)計以“甬”為設(shè)計立意：主拱的線條寓意“甬山”，行人步道的線條寓意“甬水”，見圖2。山水結(jié)合展現(xiàn)了寧波因“甬”而生，“甬山”、“甬水”相融合的城市理念。同時主橋風(fēng)撐采用特殊造型，平面造型為寓意“甬”字，具有鮮明的本地城市特色，見圖3。

圖2 方案立意：山水“甬”動

圖3 主橋風(fēng)撐寓意

作為城市景觀橋梁，不僅要滿足基本的機(jī)動車輛的行駛交通功能，同時也應(yīng)該將以人為本作為出發(fā)點，必要時進(jìn)行人行系統(tǒng)的特色設(shè)計，形成具有鮮明特色的城市橋梁人文景觀[2]。

本項目主橋懸挑慢行系統(tǒng)與主橋拱肋組合一個整體，立面的變化，使整個橋梁顯得立體和生動，懸挑的慢行步道與主橋拱肋組合形成一個“甬動山水”整體意向，并在橋墩處的濱江大堤內(nèi)側(cè)落地與兩岸步道銜接，既豐富行人在過江中的行走體驗，同時又與主橋的整體形象融合在一起，形成了具有鮮明特色的城市景觀橋[3]。

3 總體設(shè)計

主橋跨徑213 m（主橋長221.6 m），矢高46 m，矢跨比1/4.63，拱軸線為1.7 次拋物線。兩片拱肋向內(nèi)傾斜16.928°，形成提籃狀。采用六邊形封閉鋼箱型拱肋，拱肋高度由拱頂3.5 m 漸變到拱腳處5 m，拱肋寬度為3.0 m 不變，拱肋的壁板厚度根據(jù)受力情況分段布置。主橋橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度40.4 m，算上兩側(cè)的懸挑人行步道，跨中結(jié)構(gòu)總寬度為56.2 m，見圖4。

圖4 總體布置（單位：m）

4 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 結(jié)構(gòu)體系

新典橋為下承式簡支系桿拱橋，橋面系由橫梁、小縱梁和鋼橋面板構(gòu)成，橋面鋼梁設(shè)置3 道小縱梁。橫梁焊接在兩條系梁間，小縱梁焊接在橫梁上形成梁格，在拱腳處采用箱形端橫梁。鋼系梁布置于橋面兩側(cè)，分別與2 片拱肋對齊，系梁與拱肋在連接處固結(jié)。

荷載由橋面?zhèn)鞯綑M梁，由橫梁傳給縱向鋼系梁，再經(jīng)由吊桿傳到拱肋，最終由拱和梁固結(jié)部傳到橋墩、基礎(chǔ)[4-5]。

4.2 拱肋及風(fēng)撐

拱肋采用六邊箱型截面，拱底（拱腳與拱肋結(jié)合段）高度5 000 mm，拱頂高度3 500 mm。拱肋寬度3 000 mm。主拱按照中心線對稱布置，由于兩拱腳標(biāo)高不同，故拱肋立面傾斜布置。拱肋隔板分為實腹式和空腹式，兩類隔板間隔布置，隔板間距2 295～2 880 mm。所有隔板均與拱軸線垂直。拱肋與風(fēng)撐腹板相交處設(shè)置隔板[6]。

風(fēng)撐設(shè)置對稱設(shè)置兩組，每組設(shè)三個風(fēng)撐，1#、2# 風(fēng)撐間距約10 m，2#3# 風(fēng)撐間距約10 m。風(fēng)撐截面為箱形截面，截面四個壁板焊在拱肋壁板上，拱肋內(nèi)部對應(yīng)位置分別設(shè)置四個與風(fēng)撐壁板相同方向的傳力隔板[7]，見圖5。

圖5 風(fēng)撐布置

風(fēng)撐的四個壁板焊在拱肋壁板上，對應(yīng)的位置分別設(shè)置四個與風(fēng)撐壁板相同方向的隔板傳力，與隔板有沖突的加勁肋在這里直接斷掉，其中拱肋的縱向T 肋的翼緣也直接與隔板對上并斷掉，為了方便焊接，四個隔板上都設(shè)置人孔，見圖6。

圖6 風(fēng)撐構(gòu)造

4.3 主梁

橋面橫梁中心處高2.34 m，考慮橫坡之后系梁高度約為2 m，鋼系梁布置于橋面兩側(cè)，分別與2 片拱肋對齊，采用單箱單室斷面，寬度跨中2.5 m，拱腳附近寬4.5 m。橋面鋼梁設(shè)置3 道小縱梁。橋面系由橫梁、小縱梁和鋼橋面板構(gòu)成，橫梁焊接在兩條系梁間，小縱梁焊接在橫梁上形成梁格。在拱腳處采用箱形端橫梁?？缰袡M梁高度2.34 m，支點端橫梁處橫梁高度3.34 m，橫梁間距為3 m，小縱梁間距8.1 m，見圖7、圖8。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)斷面（單位：mm）

圖8 橫梁處斷面（單位：mm）

4.4 拱梁結(jié)合段

拱肋在拱腳位置焊于系梁頂面，對應(yīng)壁板位置設(shè)置豎向隔板傳力，同時為保證傳力的可靠性，在拱梁結(jié)合段增設(shè)1 道內(nèi)置腹板進(jìn)行傳力[8]。支座范圍內(nèi)設(shè)置3 道實腹隔板及2 道支撐加勁，厚度均為44 mm，見圖9。

圖9 拱腳構(gòu)造

4.5 懸挑慢行系統(tǒng)

新典橋主橋懸挑慢行系統(tǒng)布置在主梁兩側(cè)，主要包括三個部分：副拱（裝飾拱）、挑臂系統(tǒng)、挑臂人行道系統(tǒng)，三個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計均采用了BIM 正向設(shè)計[9]，見圖10。

圖10 懸挑慢行系統(tǒng)橫斷系統(tǒng)圖

4.5.1 挑臂構(gòu)造

挑臂作為連接副拱和主梁的構(gòu)件，隨著副拱軸線變化上下起伏，再加上挑臂頂?shù)拙壱矠閳A弧曲線，因此造型較為復(fù)雜多樣。挑臂設(shè)計不僅需要滿足景觀要求，還要滿足各項凈空要求。采用BIM 設(shè)計可以大大提高設(shè)計效率，并實現(xiàn)景觀效果的最優(yōu)化設(shè)計。對于景觀上，要保證挑臂上下緣輪廓線從跨中向兩端過渡較為自然順暢，見圖11。

圖11 挑臂三維圖及馬道碰撞測試

4.5.2 副拱構(gòu)造

副拱軸線為三維空間線型，且沿順橋向副拱斷面逐漸變化，傳統(tǒng)二維設(shè)計不僅對于橫斷面設(shè)計帶來很大的困難，而且也不便于對各項凈空的檢查。因此本次借助CATIA 設(shè)計軟件直接從三維入手，建立副拱三維模型，在建立模型的過程中通過將通航凈空導(dǎo)入到三維模型中，及時發(fā)現(xiàn)了副拱侵占通航凈空的問題并予以調(diào)整[10]，見圖12。

圖12 副拱通航凈空檢查

4.5.3 挑臂人行道構(gòu)造

在確定挑臂的位置后，挑臂人行道的位置就可以基本確定，但在人行梯道接地部分由于進(jìn)入到主梁和副拱拱腳的下方，需保證其人行凈空。若采用傳統(tǒng)二維設(shè)計難以檢查人行凈空高度是否滿足，如圖所示，本次對挑臂人行道也采用三維正向設(shè)計，見圖13。

圖13 懸挑人行道接地部分凈空

4.6 牛腿

考慮到行人通過橋底的凈空需求，對于小箱梁引橋與主橋銜接位置無法設(shè)置蓋梁擱置引橋，因此考慮在主梁端部設(shè)置牛腿支撐引橋。在引橋支座中心線位置設(shè)置1 道通長的橫向隔板，縱向按照小箱梁間距（2 820 mm）設(shè)置縱向縱向隔板，（需要注意避開頂板U 肋等），縱向隔板與牛腿上翼緣均為整板，并伸入端橫梁第一個箱室內(nèi)部，上翼緣在進(jìn)入箱室內(nèi)部后可做開口處理，見圖14。

圖14 牛腿構(gòu)造（單位：mm）

4.7 吊桿及錨固系統(tǒng)

拱上梁上錨固均采用吊耳構(gòu)造[11]。拱上吊點水平間距為4.5 m，保證拱上吊點水平間距4.5 m 不變，通過設(shè)置一道較強(qiáng)的內(nèi)置T 形縱梁來傳力，在非吊耳區(qū)域T 形縱梁腹板700 mm×24 mm，翼緣400 mm×24 mm，在吊耳附近腹板局部加厚至40～48 mm。

梁上錨固構(gòu)造與拱上錨固類似，吊點水平間距為6 m，對應(yīng)橫梁位置，耳板插入橫隔板，在耳板對應(yīng)位置一道T 肋加強(qiáng)，該T 肋與相鄰隔板相連接，見圖15。

圖15 拱上錨固構(gòu)造

為了保證防腐可靠，吊桿采用填充型環(huán)氧涂層鋼絞線（厚環(huán)氧涂層型，且中心絲與邊絲之間的間隙也須填充環(huán)氧樹脂），公稱抗拉強(qiáng)度1 860 MPa，公稱直徑φ15.2 mm。

本項目吊索上錨點為固定端，下錨點為張拉端。利用高空作業(yè)車為操作平臺，采用汽車吊進(jìn)行吊索安裝。采用張拉工裝進(jìn)行張拉。分兩次進(jìn)行張拉，第一次是支架拆除后，張拉相應(yīng)的吊索，索力張拉到支架全部拆除后的理想索力的70%；第二次是附屬結(jié)構(gòu)施工完，對全橋索力進(jìn)行調(diào)整，索力調(diào)整到成橋索力的100%。

4.8 下部結(jié)構(gòu)

主墩下采用直徑1.5 m 的鉆孔灌注樁（摩擦樁），樁長78 m。固定支座的承臺下布置9 根樁基，承臺尺寸為10 m×10 m×3.5 m，其余每個承臺下設(shè)置8 根樁基10 m×9.1 m×3.5 m，墩柱為圓形截面，直徑為3.5 m。

本橋位于城市主干路上，橋位地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7 度，地震動峰值加速度為0.10g。根據(jù)《城市橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》（CJJ 166—2011），大跨度拱橋抗震設(shè)防分類為甲類，“甲類橋梁所在地區(qū)遭受的E1和E2 地震影響，應(yīng)按地震安全性評價確定”。根據(jù)《新典橋及接線（鄞奉路—廣德湖路）工程場地地震安全性評價報告》中的參數(shù)進(jìn)行抗震設(shè)計。阻尼比取3%，E1 采用50 a 10%超越概率，E2 采用50 a 2%超越概率。

抗震設(shè)防目標(biāo)為：遭受E1 地震作用時，主橋上部結(jié)構(gòu)、橋墩以及各橋墩樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)總體反應(yīng)在彈性范圍，一般不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用；遭受E2 地震作用時，可發(fā)生局部輕微損傷，不需修復(fù)或經(jīng)簡單修復(fù)可繼續(xù)使用。

主橋西側(cè)橋墩高2.6 m，東側(cè)橋墩高4.8 m，墩高較低。根據(jù)驗算結(jié)果可知，在E2 地震作用下，橋墩和樁基依靠結(jié)構(gòu)本身能滿足受力要求，不需額外增加樁基或者增大橋墩尺寸，故主橋采用的抗震體系為地震作用下，直接依靠結(jié)構(gòu)本身承擔(dān)地震作用力。根據(jù)E2 地震下支座所受地震力大小，支座水平承載力需提高至30%[12]。

5 結(jié) 語

寧波新典橋創(chuàng)造性地采用帶有懸挑慢行系統(tǒng)的下承式系桿拱橋，拱軸線采用1.7 次拋物線，拱肋采用六邊箱型截面，由于是異型拱，為了保證拱肋受力的合理性，拱肋上設(shè)置兩組共六道風(fēng)撐。系梁采用單箱單室斷面，與正交異性橋面系采用焊接連接。懸挑慢行系統(tǒng)布置在主梁兩側(cè)，主要包括三個部分：副拱（裝飾拱）、挑臂系統(tǒng)、挑臂人行道系統(tǒng)。考慮到行人通過橋底的凈空需求，對于小箱梁引橋與主橋銜接位置無法設(shè)置蓋梁擱置引橋，因此考慮在主梁端部設(shè)置牛腿支撐引橋，即節(jié)約造價又提升景觀效果。