广雅大桥设计执行报告

1、柳州广雅大桥设计总结四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院2013年12月 一、概述（1）建设规模广雅大桥位于柳州市区，大致呈东西走向。大桥东岸接广雅路，通往市中心；西岸接河西路和磨滩路，与西环线相连。大桥将柳江市中心城区与河西片区以最短捷的路径有机联系起来，对柳州市河西片区的开发，形成柳州市区路网总体构架、配合柳州市调整社会经济布局，带动柳州市的经济建设具有十分重要的意义。本工程包括主体工程与雅儒路改造工程，主体工程起点里程为：K00.000，终点里程为：K1+410.487，主线全长1410.487米（含引道及桥梁总长），其中主桥长546米，桥宽36米；引桥长512米（半互通式立交方案），

2、桥宽32米、30米、25.5米三种，西岸引桥包括两边辅道总宽44.5米；西岸引道长249.722米，引道总宽47米；东岸引道（即广雅路改造工程）长102.765米，宽度30米。（2）技术标准1) 道路等级：城市主干路级；2) 设计车速： 50km/h3) 机动车设计荷载：公路I级4) 引桥标准段桥面布置：全宽30m，2.75m人行道（含栏杆）+0.5m路缘带+3.5m辅道+2×3.75m机动车道+1.5m中央分隔带+2×3.75m+3.5m辅道+0.5m路缘带+2.75m人行道（含栏杆）。5) 桥下净空高度：汽车>5米，电力牵引铁路KH-200>7.5米6) 桥

3、下通航标准：内河航道（3）级7) 船撞力：根据JTG D60-2004取值，横桥向800KN，顺桥向650KN8) 最高通航水位：+86.68m（黄海高程）9) 通航净空：高度为10米，单向通航孔净宽为55米。10) 设计洪水频率：1/100,设计水位92.55m11) 桥上纵坡：4%基本地震动峰值加速度：0.05g二、工程设计情况（一）、总体情况柳州广雅大桥位于柳州市区，连接柳江市中心城区与河西片区，对柳州市的经济建设具有十分重要的意义。由于大桥地理位置处于柳州市中心城区，因此本桥设计之初即将其景观效果放在了重要位置，根据桥型美观实用经济的原则，采用海鸥式钢箱拱桥桥型方案。广雅大桥主桥全长5

4、46m，孔跨布置为63m+2×210m+63m，桥梁总体布置如下图所示。本桥桥宽36m，合理地采用横向双拱布置方案，如图3所示，主拱圈设置于人行道与车行道之间，因此主拱圈与桥面结构存在交叉，为解决无横撑主拱圈的稳定问题，尽可能地减小主拱圈尺寸，桥面结构不采用漂浮结构，而与主拱圈进行固结，因此本桥的结构体系最终选用刚架系杆拱桥。为释放桥面连续而产生的巨大水平力，主梁设2道240型伸缩缝，位于边墩三角刚架端部与中跨桥面加劲梁之间，该三角刚架端部设牛腿构造，中跨加劲梁端部通过拉压支座搁置于牛腿上。（二）、设计技术特点与创新点本桥由于造型独特（国内尚无此造型的拱桥），尤其是两片钢箱拱之间没有

5、任何横向联系，对于拱桥来说，两个主跨210米是相当大的跨径，增大了设计难度，在设计过程中几经波折，既要满足受力要求，又要使其美观，反复的进行计算调整和构造的优化，设计工期接近一年的时间。技术特点难点以及创新点如下：1) 主跨为三角刚构与下承式系杆拱桥的组合体系，三角刚架的存在，减小了钢箱拱的跨度（钢箱拱的有效跨度由203m变为150m），增大了结构的跨越能力，三角刚架可理解为与上部系杆拱固结的下部结构（三角刚构桥墩），其优点是抗推刚度大，施工和运营中起到抵抗边、中跨不平衡内力的作用；相对于一般的拱桥具有较好的抗震及防船撞性能。2) 本桥属于梁拱协作体系。为了造就连绵起伏的双拱轮廓线，以勾勒出“

6、海鸥展翅”的寓意，主拱两边设置了副拱；副拱的设置对边跨起到了支承作用，增大了边跨的跨越能力；同时主、副拱和三角刚架构成了高度很大的桁架，改善了拱脚区段主拱受力，减小了主拱截面尺寸，改善了粗大的拱体造型，使得整个桥型结构更加轻盈，造就了整座大桥的空灵剔透的造型特点。3) 出于景观的需要，桥面以上的拱肋之间未设横撑，具有桥型美观、行车视野开阔的优点。但单片拱肋的稳定问题增大了设计的难度，通过采用整体桥面系，桥面梁与拱肋固结，充分利用吊杆的非保向力效应，设置副拱等措施，较好的解决了稳定问题。4) 桥面加劲梁采用底板开口的正交异性钢桥面板纵横梁格结构形式，最大限度地按结构的实际受力需要来设计各构件尺寸

7、，相对于一般的钢箱梁具有节约钢材、运营期养护维修方便、降低桥面铺装热稳定性病害的优点。5) 由于工期的需要和受两岸拆迁进度的影响，主桥施工工艺采用浮吊大节段提升的施工方法，将大量高空水上吊装作业变成低空陆上作业，最大限度地改善了上部钢结构施工条件，对确保钢结构安装的精度、焊接质量和施工安全，加快施工进度具有重要的意义。结构体系传力示意图（三）、主桥主要设计内容1) 主拱设计主跨拱圈为悬链线变截面钢箱拱，钢箱拱肋采用等宽变高的单箱单室截面，组合跨径为主跨双孔210m，净矢跨比1/4，拱轴系数m=1.6；为适应拱肋内力的变化，截面高度按照1.5次抛物线的变化规律沿水平方向从拱脚的4.5米渐变至拱顶

8、的2.5米；钢箱肋宽2.5米，钢箱的面板厚为28mm40mm。副拱高2.5m，宽度与主拱同宽2.5m，拱箱面板厚20mm。钢箱拱的材料选用Q345C，对于梁拱节点处的腹板而言，在活载作用下，桥面横梁会对其产生沿板厚方向的拉力，且腹板为40mm的厚板，为避免层状撕裂，采用Z向钢Q345CZ35。主拱圈的施工方案原设计考虑采用分节段缆索吊装的方案，后因两岸受拆迁影响而无法设置后锚索锚碇，因此采用大节段吊装的方式，在河中搭设临时支墩后，采用浮吊进行分段吊装，并在临时墩顶进行焊接合龙成拱，如图5所示。桥面以上主拱圈每榀拱肋分为四个大节段与一个合龙节段，最大起吊重量约155t。采用大节段吊装的方法可以将

9、大量高空水上吊装作业变成低空陆上作业，最大限度地改善上部钢结构施工条件，对确保钢结构安装的精度、焊接质量和施工安全，加快施工进度具有重要的意义。2) 三角刚架三角刚架斜腿为主跨拱圈同线型拱圈的延续，边墩三角刚架的边跨侧斜腿与主跨侧斜腿对称布置。斜腿截面尺寸即为钢箱拱桥面以下部分的尺寸，与桥面梁交界处设箱型肋间横梁，以将横向两片三角刚架连成一体，承担整个上部结构的恒、活载并维持结构的稳定。横梁高和宽均3米，与桥面正交异性板共用顶板。为提高三角刚架防船撞性能，斜腿钢箱在最高通航水位以上2.5m处至拱脚处灌注C50自密实微膨胀砼，同时内灌砼作为拱脚钢箱与拱座钢砼过渡全断面承压连接（在拱脚与拱座之间张

10、拉预应力钢束）的需要。3) 加劲梁无横撑拱圈的稳定必然带来桥面轻型化的要求，因此在对比了混凝土桥面板、结合梁桥面板后，确定桥面结构采用开口式的纵横梁格正交异性板，截面采用双主纵梁形式。采用开口式正交异性板相对于全封闭钢箱梁的优点在于可最大限度地按结构的实际受力需要来设计各板件尺寸，节约钢材；便于制造与安装；由于底板开口，因此通风良好，相对于密不透风的钢箱梁而言，夏季高温所引起的桥面铺装的热稳定性病害可大大降低。在边跨与三角刚架区段由于跨径较大，且对应于钢箱拱的截面形式，主纵梁采用与钢箱拱同宽的闭合箱形截面（图6）。而中跨吊杆区域由于有9m间距的吊杆对加劲梁构成了连续的弹性支撑，且本桥边中跨比仅

11、为0.3，为降低中跨恒载重量，主纵梁采用工字梁形式（图3），具有节约钢材，便于制造、运输和架设以及养护的优点。横梁除肋间横梁采用刚度较大的箱形外，其余一般部位采用工字形梁，横梁间距3m，横梁中心线处梁高非吊杆区和主跨吊杆区分别为3m和 2.5m。桥面顶板板厚16mm，加劲肋在车行道区域采用8mm厚的U形纵向加劲肋，非车行道区域采用构造简单的板式加劲肋。人行道构造采用在主纵梁上伸出3m间距的挑梁上搁置钢人行道板的方式。图1 非吊杆区加劲梁断面主桥上部结构施工顺序为先形成三角刚架，再施工主拱圈、桥面板，因此边跨与三角刚架区段梁段划分为纵梁节段与带桥面板的横梁节段，而中跨吊杆区段对应于9m间距的吊杆

12、布置，采用整体吊装节段。桥面梁均采用浮吊进行安装，非吊杆区段为先安装纵梁，再安装带桥面板的横梁，吊杆区段安装方法则为从中间三角刚架位置向两边逐节段对称拼装架设。边跨节段吊重为95t160t，中跨9m长标准节段重量约为120t。桥面梁的节段连接均采用腹板、底板栓接，顶板焊接的栓焊结合方式。4) 吊杆与系杆吊杆采用可调可换的19根环氧涂层钢绞线整束挤压式吊杆，吊杆纵向间距9m，上端吊点构造采用钢锚箱的形式（图3），下端吊点构造采用耳板销接式以方便养护检查（图7），且可解决短吊杆转角较大而引起的疲劳、断裂问题。系杆索考虑到其耐久性、可维护性及可更换性，采用4束（单侧）37根环氧涂层钢绞线整束挤压式系

13、杆体系，通过支撑架设置于桥面上，两端设置钢锚箱结构锚固于梁拱交叉节点异形钢箱处（图8），系杆锚箱上方采用水密门进行密封。图2 吊杆梁上吊点构造 图3 系杆构造对于系杆在通过中墩三角刚架时是否锚固（因一跨满载，一跨空载时结构受力不对称）的问题，在经过详尽的计算分析后表明其对结构受力影响不大，原因在于系杆力主要平衡的是恒载对基础产生的水平推力，而活载引起的系杆力很小，且鉴于系杆锚固部位结构较为复杂，因此采取了系杆在中墩三角刚架通过而不锚固的方式。5) 基础主墩基础采用桩基承台基础，每个承台下方设置9根2.3m桩基，行列式布置。承台和拱座采用分离式，为减小水的阻力，迎水面均设置了分水尖。（四）、引桥

14、结构设计下部结构：引桥墩均采用花瓶型桥墩，桥墩横向宽度共有3种，分别由顶部的5.5m，6.5m，7.8m变化至墩底的3.5m，4.5m，4.5m。引桥墩墩身厚度为1.8m，每联之间的引桥交界墩厚度为2.2m。引桥墩墩顶均水平，桥梁横坡通过垫石不等高度实现。引桥墩下部承台尺寸共有两种，分别为7.8×3.3×2.5m和8.3×3.7×2.5m。引桥桩基直径除7#、11#墩为2.3m外，其余均为1.8m。引桥每个承台对应两根桩基。两岸桥台均采用重力式，台后设置挡墙消除土压力影响。两岸桥台背墙均应在上部梁体预应力张拉完成后再进行浇筑。引桥上部结构均为预应力混凝土

15、连续梁。西岸左幅跨径组成为5×30m+(30+2×45.5+30m)+（30+33+42m），右幅跨径组成为5×30m+(30+2×45.5+30m)+（30+36.5+38.5m），东岸跨径组成为3×30m。梁体采用分幅设计，每幅宽度有12.75m、15m、18m三种。箱梁均采用单箱三室截面，第一联和第四联30m跨梁高1.8m，第二联和第三联梁高2.4m。每幅均设置1.5%单向横坡。箱梁顶板宽12.25m、15m、18m三种，底板宽第一联5.75m8m、第二联7.112m、第三联7.112m10.112m、第四联11m四种。跨中顶板厚25cm

16、，底板厚25cm，斜腹板及直腹板厚度30m跨为40cm，第二联及第三联为45cm。箱梁分段浇注，分段位置位于L/5处，在支点至L/5处，边腹板加厚至70cm，中腹板加厚至60cm。引桥第一联、第三联右幅、第四联纵向预应力钢束采用s15.221钢绞线，第二联纵向预应力钢束采用s15.223钢绞线，第三联左幅纵向预应力钢束采用s15.223钢绞线。钢束在施工缝处单端张拉锚固后再进行接长，直至边跨梁端。引桥顶板均设置横向预应力，采用s15.22钢绞线，间距70cm设置一束，钢束采用单端张拉，扁形锚具锚固。第一联和第四联支点处设置宽1.252.5m的横隔板以形成隐形盖梁，第二联和第三联支点处设置宽1.

17、53m的横隔板以形成隐形盖梁，隐形盖梁配置s15.27横向预应力钢束。三、项目执行情况我院对广雅大桥在工可、初设、施设等各阶段均按相关批复开展设计工作。按照合同规定的时间，我院按时完成各阶段设计任务，按时向业主提交了经审查、修改完善后的全部设计文件。项目建设后续服务为设计过程的延续，我院高度重视广雅大桥建设后续服务工作，派驻专职设计代表常驻工地现场（累计派驻专职常驻设计代表3名），以热情、及时、周到、高效的服务意识全过程跟踪、全过程参与项目后续服务。一方面，对于原设计图纸上的错、漏、碰、缺等问题进行设计修改；另一方面，根据施工实际情况，依照工地会议的精神接受业主委托对原设计做变更设计。除常驻工

18、地设计代表外，我院项目组其他核心成员，还经常到工地现场，参与各类后期服务工作。在后续服务过程中，我院严格按照四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院后续服务管理办法进行控制，严把质量与时效关，对建设各方来函、变更申请、技术洽商、质量处理及验收等进行妥善研究处理，均及时作出书面正式回应，确保广雅大桥建设的顺利进行。施工过程中变更与修改设计共有36项，施工过程中的主要变更与修改设计如下：变更或修改日期垫石位置调整、在张拉端增设垫环修改设计通知单2010.12.7工程项目修改设计通知单（主桥各节段局部构件的修改）2010.12.23广雅大桥BG-02、BG-03修改设计通知单2011.3.22广雅大桥

19、BG-04修改设计通知单2011.3.25关于检查井、雨水井设计变更的函2011.4.25关于对桥梁运营期监测的内容进行优化和减少，以降低造价2011.5.6关于对支座进行优化2011.5.22广雅大桥BG164-BG166修改设计通知单2011.6.13广雅大桥BG01、BG02修改设计通知单2011.7.7广雅大桥111XG,115-XG修改设计通知单2011.8.23广雅大桥主桥各部位详细的涂装颜色2011.8.23广雅大桥160XG、161-XG、BC-01BC-092011.9.16关于广雅大桥桥面铺装变更设计的函2011.9.16实际定制的支座与原图有出入2011.11.7对主桥钢结构无损检测内容进行完善2011.11.7人行道沥青及主桥人行道微调2011.11.8对横梁槽口尺寸进行优化2011.11.8业主对人行道栏的景观进行变更2011.12.7业主对防撞栏的景观进行变更2011.12.7为减