肇庆大桥加宽方案设计

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摘要：介绍肇庆大桥加宽桥的方案设计，包括加宽桥位、加宽方式（单边加宽或者双边加宽）、加宽桥的局部方案及加宽桥型方案的比选，最终选择预应力混凝土刚构-连续梁桥作为推荐方案。

关键词：肇庆大桥；方案设计；预应力混凝土刚构-连续桥梁

Abstract: this paper introduces the zhaoqing bridge widened bridge design, including widened siting, widened way (unilateral widened or bilateral widened), widened bridge scheme and widened local scheme of bridge than the election, finally choosing prestressed concrete continuous girder bridge in the impend construct way-as the recommended plan.

Keywords: zhaoqing bridge; Design; Prestressed concrete continuous rigid frame bridge-

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引 言：肇庆大桥是连接肇庆市端州区与广肇高速公路的一座城市桥梁，其北岸通过端州互通立交与砚都大道连接，南岸引道与广肇高速公路连接。砚都大道已建成通车，路基宽度为70m。肇庆市委组织召开四套班子联席会议，肇庆市政府将回购肇庆大桥并撤消收费站。砚都大道通车及收费站撤消后，肇庆大桥交通量将大大增加。随着城市的进一步发展和两岸经济日益密切联系的需要，肇庆大桥及引道的规模和服务水平将越来越不能适应经济发展及城市规模扩大的需要，其扩建是建设肇庆城区与高要市区间快速干道的需要，是完善肇庆区域路网主干线及城市发展的需要。

一、工程概述

肇庆大桥旧桥主桥为（86+4×136+86）m连续梁，桥宽22.0m。桥面布置为2×7.5(行车道)+0.5m(中央双黄线)+2×0.5m(边分隔带)+2×2.75m(非机动车道与人行道及栏杆)。引桥宽17m，桥面布置为2×7.5(行车道)+0.5m(中央双黄线)+2×0.25m硬路肩)+2×0.5m(防撞墙)。计算行车速度60km/h，设计荷载：汽-超20级，挂-120，人群3.5KN/。通航标准：设两主两副通航，通航水位13.606m（20年一遇黄海高程）。主通航孔净高18m，净宽100m，上顶宽80m，副通航孔净高14m，净宽80m，上顶宽65m。副通航孔设于主通航孔两侧。加宽桥跨径拟与旧桥一致，桥梁宽度采用19.5m的单向四车道宽度，设计速度： 80km/h，设计荷载等级：公路-Ⅰ级，设计洪水频率：肇庆大桥洪水频率：1/300，设计最高通航水位：20年一遇，通航等级及净高：通航等级：II级，设两主两副通航，均为单向通航孔，主通航孔净高：18米，侧高：8米，通航净宽：底宽105米，顶宽78米；副通航孔净高：10米，侧高：6米，通航净宽：底宽75米，顶宽56米。副通航孔设置于主通航孔两侧，地震动峰值加速度系数：0.05g。

二、方案比选

肇庆大桥如果采用单边加宽方案，则单边加宽约19.5m（加宽桥考虑设置3m宽的非机动车道，横断面布置为4×3.75m行车道+3m非机动车道+0.5m左侧路缘带+2×0.5m防撞墙），如果采用两边加宽方案，每边加宽约12m（横断面布置为2×3.75m行车道+3m非机动车道+0.5m左侧路缘带+2×0.5m防撞墙），相当于新建两座桥梁，桥宽共计24m，这样势必会增加桥梁上部（主要是增加了两侧防撞墙及3m宽非机动车道部分桥面面积）、下部构造的工程数量，并且原桥位处溶洞带多，范围较大，对桥梁下部结构要求高，必然会大幅度增加工程造价。因此在方案比选中，两边加宽方案不再进行比选。下面仅对桥梁上、下游的加宽线位进行比较。

1、上游加宽、下游加宽方案比选

（1）工程方案技术可行性

两个工程方案主要差异为桥梁加宽位置不同， 两个工程方案从技术上均是可行的。

（2）工程规模、造价比较评价

两个工程方案的主要工程数量、造价比较评价见表1。

上游加宽、下游加宽方案主要工程数量及造价比较表 表11

经过对工程规模、投资估算进行比较分析：

上游加宽方案路线长度与下游加宽方案基本一致，但上游加宽工程造价低，比下游加宽方案节省643.86万元。

（3）拆迁量大小、实施难度比较

上游加宽方案在广州岸需要迁高压电塔3座、高压电杆21根。下游加宽方案端州岸需要拆迁高压电塔3座。由于旧桥广州岸下游为金渡镇赤顶村，下游加宽方案直接从居民楼顶穿过，需要拆迁大部分房屋，其中大部分房屋结构为1-3层高的混凝土房，拆迁总面积6613平方米，拆迁数量较大，对群众生活影响大，实施难度大，

根据拆迁量大小，认为上游加宽方案实施难度相对较小；下游加宽方案实施难度较大。

（4）对城市景观影响

两方案对城市景观影响较小，效果基本一致，对城市景观没有造成破坏。

（5）建设单位意见

建设单位基本同意采用上游加宽方案。

综上所述，两个方案综合比选情况见表2。

上游加宽、下游加宽方案综合比选情况表表2

根据上述方案比选情况，最终确定本项目推荐采用上游加宽方案。

2、加宽桥位局部方案比选

肇庆大桥起点通过高架桥与端州互通立交相接，这就存在单边加宽桥梁与端州互通连接问题。解决单边加宽桥梁与端州互通连接问题的方法有两个方案：方案一、利用旧桥起点位置的路线偏角使加宽桥由单边加宽过渡到两边加宽后与端州互通连接；方案二、肇庆大桥、高架桥一直采用上游加宽，最后通过改造端州互通来实现两者之间的连接问题。

1、方案一的优、缺点

优点：能较好的与端州互通连接，不需要对端州互通进行大的改造，仅需加宽部分匝道。同时施工过程对交通影响较小，社会影响小。

缺点：由于加宽桥与旧桥上部结构连接成整体，结构受力复杂，施工技术要求高，而且旧桥局部位置的桥面横坡需要调整，所以此方案技术难度相对较大。方案一见图5-12

2、方案二的优、缺点

优点：加宽的肇庆大桥与高架桥均与旧桥分离，结构受力清晰，施工技术难度小。

缺点：与端州互通的连续需要对互通右侧匝道进行重新改造，施工过程将对交通影响很大，同时由于端州互通刚于今年6月改造完成通车，此项目再进行大的匝道改造将会产生较大的社会影响。而且此方案在改造立交过程需要拆迁C匝道右侧厂房，数量巨大，工程实施难度高，工程造价非常高。方案二见图5-13

端州互通连接方案一 图1

端州互通连接方案二 图2

根据上述方案比选情况，为避免大范围拆迁及避免对端州互通进行大范围的改造，高架桥范围采用两侧加宽，肇庆大桥起点部分桥跨采用两边加宽过渡到单边加宽。

三、主桥方案的选择针对本桥具体情况，对于主跨136米的桥梁，可选取的桥梁类型较多。在本次方案设计中，对拱结构、斜拉结构、梁式结构体系，作了相应分析。以下对各种桥式分别进行比选。

1、梁式桥

梁式桥是中小跨度桥梁中采用频率最高的一种结构型式，在136m的跨径范围常用的桥梁结构形式有连续梁或者刚构桥。此类桥梁桥面连续，行车舒适。连续刚构桥可以避免使用大吨位的的支座，但是桥梁结构对旧桥下部影响大，对地质要求较高。连续梁桥则需要设置大吨位的支座，后期养护需要更换支座。两边跨设置支座，减少桥梁结构对下部的影响。

本桥型与旧桥结构相协调。

2、拱桥

拱桥从景观角度考虑较梁式桥有特点，立面线形富于变化、曲线圆润，动态感、韵律感强。

拱桥是世界桥梁史上应用最早、最广泛的桥型。拱的内部蕴藏着一种生动的力的紧张感与节律感，使桥梁显示出生机勃勃、坚忍不拔的气质与强大无比雄伟壮观的气势。根据本桥136m的跨径，考虑采用结构轻巧的钢管砼系杆拱桥。

由于系杆拱桥后期养护费用高，新旧桥结构不协调，所以该桥型仅作为比较桥型。

3、斜拉桥

上世纪90年代以来，斜拉桥技术得到飞速地发展，现在已建成和在建的斜拉桥，跨度从几十米到超过1000m，主梁、主塔和斜拉索的造型也是丰富多彩，斜拉桥已成为现代桥梁的主流桥式。从景观角度考虑，在达到与桥位周边景观协调一致的基础上，塔、梁、索可以选择样式多变的造型，一方面可以与秀丽的自然景观及丰富的人文积淀融为一体，另一方面又可以体现现代化的肇庆奋发向上的生机活力。

根据主梁、拉索不同受力特点，斜拉桥又可分为普通斜拉桥和部分斜拉桥。部分斜拉桥是介于连续梁（刚构）与斜拉桥之间的一种新桥型，桥塔较正常斜拉桥塔矮，构造简单，施工难度小。而相对于136m的小跨径，选择部分斜拉桥才比较经济。

但是由于正在筹建的西江三桥推荐使用斜拉桥桥型，如本项目再采用斜拉桥桥型，在外观上有雷同之嫌，而且新旧桥结构也不协调，所以本项目不考虑采用斜拉桥。

通过以上论述：主桥采用梁式桥方案。

四、主桥结构设计（1）总体布置

全桥孔跨布置为：21×20+17×40+（86+4×136+86）+11×30+19×20

全桥长2529m，桥梁总宽为19.5m，横断面布置为4×3.75m行车道+3m非机动车道+0.5m左侧路缘带+2×0.5m防撞墙，见图3。

主桥布置跨径为86+4×136+86＝716米的预应力混凝土刚构-连续组合梁桥，边、中跨比为0.632。主梁为预应力混凝土箱形梁。中间三个主墩处墩梁固结，两个边主墩处设置支座。

（2）主桥结构设计

①主梁设计

主梁采用变截面预应力混凝土箱梁，单箱单室截面，桥墩处梁高8m，跨中处梁高3.0m，箱顶宽19.5米，悬臂长5m，箱底宽9.5m。主梁混凝土标号为C60级。

主梁混凝土面板一般厚25cm，底板厚30~100cm，腹板厚50~75cm。

主桥横断面图（单位：cm） 图3

②桥墩

主桥桥墩采用薄壁空心墩，墩身截面为9.5m×4m，空心部分为两个2m×2m截面。

③主墩基础

主桥主墩基础共布置4根Φ3m的钻孔桩，行列式布置，桩间距7.7m，主墩承台平面尺寸为13.8m×13.8m，高4.0m。

（3）主要施工方案及工期

①施工方案

主桥桥墩钻孔桩根据桩径、桩长及地质条件等情况，选用回旋钻机（或其它钻机）成孔，各墩钻孔施工时均配置泥浆池，以利泥浆循环，正、反循环方式成孔均可，为加快成孔进度，保证成孔质量。承台、墩身均采用现浇的方式，承台采用钢套箱法施工，利用爬模或翻模方法浇注墩身。

在主塔墩上安装托架，在支架上安装0号块，于0号块上安装挂篮，用悬臂施工法进行其余梁段的施工，中孔合拢，完成主梁施工，最后进行桥面附属工程的施工。

②施工工期

全桥施工工期按36个月安排。

结束语：

由于结构简单，施工方便、造价较低，使用效果好等方面的优势，预应力混凝土刚构-连续桥梁桥梁得到了广泛的应用。但是由于该类桥梁本身属于混凝土梁桥，所以它也具有混凝土梁桥的通病：主梁腹板容易产生裂缝，主梁恒重大，跨中挠度大。而这些通病均由混凝土梁桥的特点所决定，因此笔者认为改善该类桥梁的方法可以通过减轻主梁恒重来达到设计者目的，比如采用高强度轻质混凝土，或者采用波形钢腹板等等的措施都可以改善该类桥梁的状况。

参考文献：

[1]王文涛.刚构-连续组合梁桥[M].人民交通出版社，1997.

[2]范立础.桥梁工程[M]. 人民交通出版社，1996.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。