竇 巍

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

·橋梁·隧道·

環(huán)巢湖旅游大道派河大橋設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)與創(chuàng)新

竇 巍

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

介紹了環(huán)巢湖旅游大道派河大橋設(shè)計(jì)中的一些設(shè)計(jì)特點(diǎn)和技術(shù)創(chuàng)新，主要包括橋型選擇及橋跨布置、梁拱組合結(jié)構(gòu)體系、鋼箱拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、銷鉸式吊桿錨固等設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新，并總結(jié)了一些設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，對今后其他同類型拱橋設(shè)計(jì)提供了思路。

鋼箱拱橋，梁拱組合結(jié)構(gòu)體系，銷鉸式吊桿錨固

1 工程概述

派河大橋?yàn)榄h(huán)巢湖旅游大道在合肥派河入巢湖湖口處上跨派河的一座大型橋梁，橋梁全長844 m。主橋跨徑布置為(54+130+54)m，為梁拱組合體系鋼箱拱橋，是環(huán)巢湖旅游大道上的標(biāo)志性建筑，其建設(shè)對于巢湖西南岸路網(wǎng)的完善和功能提升、加快環(huán)巢湖旅游資源開發(fā)、加快巢湖綜合治理和抗洪救災(zāi)起到至關(guān)重要的作用(見圖1)。

2 橋型選擇及橋跨布置

環(huán)巢湖旅游大道是合肥市新規(guī)劃的環(huán)巢湖風(fēng)景區(qū)的主要道路，整條道路共規(guī)劃了五座大型橋梁，橋型的選擇需要相輔相成；同時(shí)考慮本橋與合肥的濱湖新區(qū)毗鄰，高層建筑較多，如設(shè)計(jì)成斜拉橋，橋塔結(jié)構(gòu)不能顯示出標(biāo)志性景觀優(yōu)勢，采用拱橋則景觀效果更為突出。主橋橋跨布置，主要限制條件為派河Ⅲ級航道及跨越兩側(cè)派河大橋的需要，同時(shí)考慮不對湖區(qū)景觀產(chǎn)生不利影響，盡量一跨過河，因此確定橋跨布置為(54+130+54)m。綜合以上兩點(diǎn)，確定采用梁拱組合體系三跨鋼箱拱橋方案。

3 梁拱組合結(jié)構(gòu)體系

3.1 傳統(tǒng)梁拱組合結(jié)構(gòu)體系

傳統(tǒng)的梁拱組合結(jié)構(gòu)體系分三種主要形式。第一種是簡支梁拱組合式橋梁，只用于下承式，一般多為單跨結(jié)構(gòu)，其受力特點(diǎn)為主拱、吊桿與加勁梁構(gòu)成一個(gè)閉合的外部靜定、內(nèi)部超靜定的結(jié)構(gòu)體系。第二種是單懸臂組合式橋梁，一般只用于上承式，且適合轉(zhuǎn)體施工。這種橋型本質(zhì)上是將實(shí)腹梁挖空，用立柱代替梁腹板。第三種是連續(xù)梁拱組合式橋梁，可以是上承式、中承式及下承式。此種橋型跨越能力大、本身剛度大、造型美觀。這類橋型實(shí)際上為三跨變截面連續(xù)梁，中孔用全拱來加強(qiáng)，以降低中孔加勁梁的建筑高度，同時(shí)兩個(gè)邊跨由于受到中跨拱的剛度影響，減小了正彎矩的負(fù)擔(dān)，擴(kuò)大了負(fù)彎矩的區(qū)域。

3.2 派河大橋結(jié)構(gòu)受力體系

派河大橋結(jié)構(gòu)受力體系，是對第三種形式，也就是連續(xù)梁拱組合式結(jié)構(gòu)體系的繼承與發(fā)展。全橋由三跨組成，其中邊跨即根據(jù)彎矩分布特點(diǎn)采用變截面梁結(jié)構(gòu)形式，而中跨由拱圈與剛性系桿構(gòu)成的受力體系，則是對常規(guī)三跨式變截面連續(xù)梁的一種變化，以鋼拱鋼梁來替代梁高較高的中跨。同時(shí)，由于公路本橋拱圈自身剛度較大，橋面體系為Π型結(jié)構(gòu)，即兩側(cè)鋼縱梁主要用于承擔(dān)拱圈傳來的軸向力，而橋面行車道部分則為正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)。橋梁中跨橫斷面圖見圖2。

4 鋼箱拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

拱圈為鋼箱結(jié)構(gòu)，在主跨處為拱式結(jié)構(gòu)。拱圈下緣線為二次拋物線形，矢跨比為1∶4。拱圈上緣線為二次拋物線與圓弧線的組合線型，具體線型布置為，在跨中處為拱圈下緣線的偏移線，跨中拱圈高度為2.2 m，靠近中墩處采用半徑150 m的反切圓弧對拱圈上緣線進(jìn)行過渡，順接邊跨。中墩處拱圈控制高度為5 m，為突出全橋纖細(xì)特征，中墩處采用鏤空處理，鏤空后拱圈上下分叉均按照2.2 m高度控制，局部采用小半徑圓弧線進(jìn)行過渡(見圖3)。

5 銷鉸式吊桿錨固

目前拱橋吊桿普遍采用的是冷鑄錨式平行鋼絲，錨頭一般穿過拱圈和梁體，將兩者“擠壓”在一起。這種錨固形式，對于傳統(tǒng)的混凝土橋梁較為適用，結(jié)構(gòu)形式成熟，受力明確，端頭局部處理方式也較為簡單。但是在鋼橋上，這種錨固形式則存在一定的缺陷。首先，由于錨頭需要穿過梁與拱，在接頭部分易出現(xiàn)漏水的問題，后期鋼拱(梁)的養(yǎng)護(hù)難度相對較大。同時(shí)將吊桿錨固于梁底，后期錨頭的檢修及換索的難度也較大。

本橋設(shè)計(jì)采用的是熱鑄錨式的雙銷鉸式吊桿錨固方式(見圖4)。即將固定端移至拱圈下部，張拉端移至橋面以上，同時(shí)，將吊桿材料調(diào)整為整束擠壓式鋼絞線，使得錨頭尺寸得到進(jìn)一步減小，吊桿自身防水性能更優(yōu)，既從結(jié)構(gòu)上解決了傳統(tǒng)錨頭易造成結(jié)構(gòu)漏水的問題，也解決了檢修及更換的難題，且由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得

當(dāng)，無任何美觀上的不利影響(見圖5)。

6 關(guān)鍵部位細(xì)部設(shè)計(jì)

針對鋼箱梁與正交異性板結(jié)合處受力不明確的問題，進(jìn)行了三維實(shí)體分析，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行了局部優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保了全橋設(shè)計(jì)無薄弱環(huán)節(jié)。拱腳交叉處實(shí)體模型內(nèi)外部示意圖見圖6。

7 結(jié)語

本橋的設(shè)計(jì)，在橋型選擇及橋跨布置、梁拱組合結(jié)構(gòu)體系、鋼箱拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、叉耳式吊桿錨固、關(guān)鍵部位細(xì)部設(shè)計(jì)等各關(guān)鍵環(huán)節(jié)均極富技術(shù)特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)也較為突出，隨著橋梁的建成，未來必將成為新的城市標(biāo)志性建筑，也對我們?nèi)蘸蟮臉蛄航Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)很好的范例。

[1] 程 斌，吳斌暄，莊冬利，等.大跨度中承式鋼桁架拱橋初步設(shè)計(jì)的體系優(yōu)化[J].公路工程，2007(6)：110-114.

[2] 金成棣.預(yù)應(yīng)力混凝土梁拱組合橋梁——設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐[M].北京：人民交通出版社，2001.

Design technology features and creation of Pai river bridge of Huanchao lake travel road

Dou Wei

(AnhuiTrafficPlanning&DesignAcademyCo.,Ltd,Hefei230088,China)

Introduces design features and technical creation in Pai river bridge design of Huanchao lake travel road, such as bridge style selection, bridge span distribution, beam-arch composite structure system, steel box arch structure design, hinge pin hanger bar anchorage and other technical creations, summarizes matters needing attention in the design, which has provided some concept for similar bridge design in future.

steel-box arch bridge, beam-arch composite structure system, hinge pin hanger bar anchorage

1009-6825(2015)30-0150-02

2015-08-09

竇 巍(1984- )，男，碩士，工程師

U442.5

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