环巢湖旅游大道兆河大桥方案研究

黄奶清， 李 漪

（安徽省交通规划设计研究院有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引 言

随着交通事业不断发展，在公路特别是城市和景观道路上，人们越来越注重桥梁的景观效果。对于跨径在100－200m的桥梁，其可选择的形式多种多样。而拱塔斜拉桥做为一种美观性好的桥梁，其独特的拱形塔造型越来越受设计者们所青睐［1－6］。对于拱形塔和其所搭配的梁所采用的结构、体系、施工工艺、工期和养护等有必要对其进行系统深入分析研究。本文以环巢湖旅游大道兆河大桥为例，选取P.C梁、叠合梁、钢梁、钢塔、混凝土塔不同组合的四种结构方案，通过分别对其结构体系、方案特点、施工工艺、工期、抗震性能、养护等方面进行比较，找出合适的方案，为同类工程做参考［7－10］。

1 工程概况

兆河大桥总体方案采用拱形斜塔斜拉桥，主桥跨径布置为（80＋130）m，大桥位于省道316与环巢湖旅游大道共线路段，是周边过境交通进入合肥的重要桥梁。该桥采用拱形斜塔，造型美观、现代，寓意“合肥之门”，体现着合肥对外开放的门户和窗口形象（如图1）。

图1 兆河大桥效果图

大桥设计荷载：公路－I级。桥面布置：1.5m（锚固区）＋0.5m（护栏）＋4m（慢行系统）＋0.5m（路缘带）＋3×3.75m（行车道）＋2m（中间带）＋3×3.75m（行车道）＋0.5m（路缘带）＋4m（慢行系统）＋0.5m（护栏）＋1.5m（锚固区），桥面全宽37.5m。地震烈度：地震动峰值加速度为0.1g。

2 方案设计

2.1 方案一（钢混塔／预应力混凝土梁＋钢箱梁）

边跨预应力混凝土梁采用双边箱断面，主梁中心处梁高2.5m，箱梁边缘至梁底高2.125m，主梁顶面设置双向2%的桥面横坡，主梁顶面宽37.5m，边箱底面宽6.6m，箱梁顶板厚0.3m，底板厚0.3m，斜腹板厚0.30m，直腹板厚0.45m，锚索区腹板厚2.05m。箱梁在拉索锚固处、过渡墩处及与桥塔连接处设置横梁，拉索锚固区横梁厚0.30m，过渡墩处横梁厚2m，桥塔处横梁与主梁横梁统一设置。横梁处顶板、腹板及底板均设置倒角。钢－混结合面位于主梁主跨侧距索塔9.6m处，钢混结合段长5.5m，主跨其余部分为钢箱梁（如图2）。

图2 方案一钢主梁断面图

主塔采用顺桥向斜置的拱形塔，为了保证拱塔的安装精度和拱塔的刚度，拱塔分三段设置，上塔柱采用钢箱结构，中塔柱采用钢－混凝土组合箱形结构，下塔柱采用钢筋混凝土结构；为了减小下塔柱的温度应力和阻水面积，下塔柱采用倒“Y”形，并用圆弧过渡。桥塔处主梁横梁与桥塔横梁采用一体化设计，与桥塔固结。桥塔横梁采用变高度矩形截面（如图3）。

斜拉索采用空间双索面扇形布置，两索面布置在主梁防撞护栏的外侧，拉索在钢箱梁上间距为9.0m，混凝土侧间距采用5.0m，塔上间距为2.5米。单侧11对，全桥共22对。

主塔基础采用矩形承台及群桩形式，承台顺桥向长18.5m，横桥向宽13.4m，承台高度4.5m。两侧承台间设置截面为7x4.5m的系梁，桩基全桥共采用24根φ2.0m钻孔灌注桩。

图3 方案一主塔断面图

2.2 方案二（钢混塔／预应力混凝土梁＋钢混叠合梁）

本方案主梁边跨采用预应力混凝土梁，梁高2.4m，双主梁断面，主跨采用钢混叠合梁，双主梁断面，梁高2.2m，混凝土桥面板厚0.28m（如图4）。

主塔方案与方案一相同，采用顺桥向斜置的拱形塔，上塔柱采用钢箱结构，中塔柱采用钢－混凝土组合箱形结构，下塔柱采用钢筋混凝土结构。主梁与主塔不固结，采用半漂浮体系。

斜拉索采用空间双索面扇形布置，拉索在叠合梁上间距为9.0m，混凝土侧间距采用5.0m，塔上间距为2.5米。单侧11对，全桥共22对。

主塔基础承台高4m，桩距4.5m，全桥共设置2.0m摩擦桩24根。

图4 方案二主梁断面图

2.3 方案三（钢混塔／预应力混凝土梁）

本方案主跨采用双主梁断面，预应力混凝土结构，梁高2.2m，边跨主梁考虑配重的需要，采用预应力混凝土箱梁，梁高2.2m，单箱单室断面。

桥塔采用钢混结构，梁底以上垂直高度为70m，钢混结合面以上采用矩形钢箱截面，以下为混凝土矩形实体截面。也分为上塔柱采用钢箱结构，中塔柱采用钢－混凝土组合箱形结构，下塔柱采用钢筋混凝土结构。斜拉索采用扇形布置，主跨布设间距为6m，边跨布设间距为3.4m，塔上布设间距为2m。

桥塔承台高5m，桩距4.5m，全桥共设置2.0m摩擦桩28根。

2.4 方案四（混凝土塔／预应力混凝土梁）

本方案主跨采用双主梁断面，预应力混凝土结构，梁高2.2m，边跨主梁考虑配重的需要，采用预应力混凝土箱梁，梁高2.2m，单箱单室断面。

桥塔采用混凝土结构，梁底以上垂直高度为75m，横梁顶1m以上采用箱形截面，以下为混凝土矩形实体截面。斜拉索采用扇形布置，主跨布设间距为6m，边跨布设间距为3.4m，塔上布设间距为2.5～3.5m。

桥塔承台高5m，桩距4.5m，全桥共设置2.0m摩擦桩28根。

2.5 方案比较

表1 各方案比较表

3 结 论

通过对四种方案的综合比较，可以看出方案一采用钢混梁、钢混塔方案，其受力合理；钢构件工厂制造，便于控制且质量有保证；施工工期短、无需压重等优点，故本桥方案推荐采用钢混梁、钢混塔。但其采用半漂浮体系抗震性能一般，钢混段连接受力复杂，在其施工图阶段有必要对之深入计算和研究。

1 贾祥爱.浅谈某大桥桥型方案设计与比选［J］.黑龙江交通科技，2011（5）：66.

2 杨善红，徐宏光，梅应华，等.马鞍山长江大桥右汊主桥拱形塔斜拉桥设计创意［J］.公路（交通科技应用技术版），2009（5）：192－193.

3 雒建哲.拱塔斜拉桥设计参数及几何非线性分析［D］.长沙：中南大学，2011：10－33.

4 罗志贤.三拱塔斜拉桥合理状态确定及施工控制研究［D］.长沙：长沙理工大学，2012：15－42.

5 何钰龙，申杨凡，郭 宏.风景区斜拉桥景观设计探讨［J］.研究与探讨，2013（7）：413－414.

6 王国俊，包龙生.沈阳三好桥钢拱塔竖转施工控制技术研究［J］.北方交通，2008（11）：44－46.

7 陈明宪.斜拉桥的发展与展望［J］.中外公路，2006（4）：76－79.

8 周小勇，金文成.独塔单索面斜拉桥——施州大桥设计和施工［J］.中国市政工程，2006（6）：23－25.

9 高宗余.东海大桥主航道桥斜拉桥总体设计［J］.预应力技术，2011（2）：6－8.

10 张 雷，李 黎，牛远志，等.双幅联体塔斜拉桥景观设计研究［J］.铁道工程学报，2007（12）：61－63.