宝鸡清溪渭河大桥主桥设计

世界桥梁 2020年第48卷第2期(总第204期)1
宝鸡清溪渭河大桥主桥设计
王子军，孙亮
(中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430010)
摘 要：宝鸡清溪渭河大桥主桥为(115 + 258 + 115) m 的双塔斜拉桥，采用半飘浮的约束体系，桥面全宽29)，设有双向4车
道及两侧人行道。

桥塔采用钻石形钢筋混凝土结构，主梁采用双边“工”形钢一混组合梁，混凝土桥面板采用预制构件，在纵
梁、横梁及人行道托架顶部均设有混凝土后浇带，通过剪力钉与钢主梁连接。

斜拉索采用扇形布置的空间双索面平行钢丝拉 索体系，通过钢锚箱和锚拉板分别与桥塔和主梁相连$桥塔和边墩基础采用钻孔灌注桩基础。

桥址位于高烈度地震区，采取
了在桥塔处设置纵向活动抗震球型支座、边墩设置纵向活动横向摩擦摆减隔震支座，在桥塔下横梁与主梁间设置纵向粘滞阻 尼器的减隔震措施。

根据结构特点以及建设条件，主梁施工方案采用大节段支架法$
关键词：斜拉桥；钢一混组合梁；斜拉索锚固区；钻孔灌注桩；抗震措施；大节段支架法；桥梁设计
中图分类号：U448. 27；U442. 5
文献标志码:A 文章编号：1671-7767(2020)02-0001-05
1 工程概况
清溪渭河大桥位于宝鸡市，是跨越渭河的一座
大型桥梁，距上游的凤凰大桥1.9 km 。

大桥南起高
新大道与高新二十一路交叉口，至西宝高速以北落 地，全长1 830 m,其中主桥采用跨径布置为(115 +
258 + 115) m 的双塔双索面组合梁斜拉桥，桥长488 m,桥面全宽29 m,设有双向4车道及两侧人行道。

2设计技术标准清溪渭河大桥为城市桥梁,主要设计技术标准为:(1 ) 道 为 $
(2)设计行车速度为40 km/h 。

(4) 设计使用年限为100年。

(5) 设计荷载为机动车道，城一A 级。

(6) 设计洪水频率1/100,百年一遇设计水位 549. 220 m ；不通航。

(7) 基本烈度8度，地震动峰值加速度0. 20g ,
抗震措施按9度要求执行。

3总体设计
清溪渭河大桥桥址处两岸河堤间距约600 m ,
根据宝鸡市对新建清溪渭河大桥的总体规划以及相 关水利主管部门提出的河槽内墩位布置限制条件,
经过技术经济比选，主桥桥型选择了斜拉桥方案，跨
收稿日期：2019-06-18
作者简介：王子军(1978 —"，男，高级工程师，2001年毕业于长安大学交通土建工程专业，工学学士，2004年毕业于长安大学桥梁与隧道工程专 业，工学硕士(E-mail ： 67591240@qq. com)
$
2世界桥梁2020,48(2)
主桥横断面按双向4车道设计，两侧均设有人
行道，标准桥面宽度为29m,标准横断面布置如图2
所示。

图2主桥横断面布置
在结构体系的选择方面,主要比选了飘浮体系,
塔梁固结、塔墩分离体系和刚构体系3种形式+1必。

塔梁固结、塔墩分离体系因其结构刚度相对较小,主
跨跨中挠度和塔顶水平位移均偏大，且对支座吨位
要求高而未予采用；因桥面至桥塔承台顶部距离较小，若采用塔梁墩均固结的刚构体系则温度效应明显，因此采用了在飘浮体系基础上于桥塔处设置竖向支座及纵向阻尼装置的半飘浮体系，并在桥塔处和边跨端部设置横向限位支座，提高主桥的抗震、抗风能力。

4结构设计
4.1桥塔
建成后的清溪渭河大桥将作为宝鸡市的新地标，而桥塔作为全桥最显著的构筑物，其造型至关重要。

针对H形、梯形、A形、倒Y形、钻石形等各种形式的桥塔M，从景观效果、结构受力以及经济性等各方面进行综合比选后，最终采用钻石形桥塔（见图3）。

桥塔由上、中、下3段塔柱和下横梁、塔座组成，塔柱为钢筋混凝土结构，下横梁为预应力混凝土结构。

桥塔从承台顶面起算的总高度为109.5m,桥面以上高85.9m,塔高跨度比为0.333。

塔柱顺桥向宽6m,等宽；在横桥向，下塔柱宽度由塔座处的6.5m直线变化至下横梁处的3.565m,中塔柱宽3.5m,在距桥面52m高度处2个中塔柱合为一体，形成上塔柱，上塔柱总宽7m。

下塔柱和中塔柱均采用单箱单室截面，上塔柱采用单箱双室截面。

下横梁位于下塔柱和中塔柱的交汇处，采用单箱单室等截面，用于支承主梁。

42主梁
斜拉桥主梁主要有混凝土梁、钢梁、钢一混组合梁等结构形式囚，梁型选择需要从结构受力特点、施工条件及要求，以及工程经济性等各个方面进行综
图3桥塔结构
合考虑。

对于该桥，钢一混组合梁相对于另外2种梁型的优势在于：①钢梁和混凝土桥面板均可预制,施工速度快，能满足工期要求；②钢梁造价虽高于混凝土梁，但由于其自重较小，因此桥塔及基础规模也相对较小，具有较好的经济性，同时也可获得更好的抗震性能；③用混凝土桥面板取代钢梁常用的正交异性钢桥面板，除可节省钢材用量并具有与钢梁相同的优点外，还能避免正交异性板疲劳开裂的常见病害以及维护难度大的问题，获得更好的行车舒适性及桥面装的性。

钢-混组合梁钢主梁的结构形式#主
从制造、运输、安装以及后期维护的便利性等方面考虑#采用了纵横梁体系#除端横梁采用箱形截面
外，纵梁和其它横梁均采用焊接“工”形的开口截面。

钢一混组合梁全宽29m,桥梁中心线处梁高3 m,设双向2%的横坡。

全桥2道边纵梁中心距为23m,标准节段长12m,边跨尾索区节段长8m,沿顺桥向每隔4m设置1道横梁，在边纵梁外侧与横梁对应位置处设有人行道托架。

混凝土桥面板采用预制构件，板厚26cm,在纵梁、横梁以及人行道托架顶部均设有混凝土后浇带，通过剪力钉与钢主梁结合。

为主梁混凝土桥面板的题,在桥面板内设置有纵向预应力钢束。

主梁结构形式如图4所示。

主梁由两侧边纵梁、横梁组成的钢格子梁与混凝土桥面板结合形成组合结构#较的竖向
刚度及抗扭刚度。

斜拉索锚固于两侧边纵梁上，
使
宝鸡清溪渭河大桥主桥设计王子军，孙亮3
图4主梁结构形式
主梁横向形成简支体系，除人外，汽车荷载均斜拉索平面内侧，具备较好的横向性。

4.3斜拉索
斜拉索采用扇形布置的空间双索面平行钢丝拉索体系⑻，由139〜2$3根mm的高强钢丝组成,抗拉为1670MP3。

梁上斜拉索间距为12m,边跨尾索区间距为8m o全桥共设有40对斜拉索，最大长度为142.2m,最大索力为4871 9N,塔端张拉。

4.4斜拉索锚固
常见的斜拉索在桥塔上的锚固形式主要有环向预应力锚固、钢锚梁锚固、钢锚箱锚固等[7-8]$环向预应力锚固形式构造简单、造，但由于预应力损失大、施工质量制，的安全储端，目前在大型斜拉桥较少采用。

钢锚梁和钢锚箱锚固形式均可通过锚固横梁承受两侧斜拉索大部分的水平分力，而仅将不平衡水平力传递塔壁，大大减小塔壁承受的水平力，相应地小了塔柱在平面框架内的局部及剪力、弯矩,桥梁长期使用的安全性。

该桥所采用的钢锚箱（见图5）,是在钢锚梁的构造进行优化，取消了钢锚梁的支承牛腿、滑板支及，将钢锚梁的两端通过剪力钉和PBL剪力键直接嵌固于塔，使其锚固牢，并在塔壁内置预应力钢束，有效桥塔锚固区混凝土的，确保结构安全。

主梁边纵梁采用了“工”形截面，因而斜拉索在主梁常采用锚拉板锚固。

锚拉板焊接在边
图5斜拉索钢锚箱构造纵梁的顶面，位置与腹板对应，传力路径明确，构造单，施工，且后期。

45桥塔及边
桥梁形式主要取决于桥址处地质条件和受力,受的。

在对桥梁的几种常用形式进行和综合比选后，桥塔及边？
选用了承载能力强、施工工艺成熟、适应性强的钻。

桥塔基础，针对其规模大、承受荷载大的特点，主要对2.2,2.5,2.8m三种较大直径的钻孔桩进行了比选。

!2.2m钻孔桩基础最经济，！2.5m 钻孔桩基础与之相比略咼，而02.8m钻孔桩基础造较高，经济性较差。

但由于该桥桥位处i #直大的#单承能力、刚度越大、抗震能力也更强，经比选后采用了综合优势较为突出的02.5m钻，既能较‘抗，还兼顾了经济性。

边，经的比选后，采用了！l・5m钻。

2个桥塔均采用24根02.5m钻孔间距6.5m,行列式布置，桩长50m,持力层为砾砂。

矩形承台横桥向长39.8m,顺桥向长238m#55m。

2个边墩均采用分离式承台，单个承台横桥向和顺桥向长度均为6.25m,厚2.5m,每个承台下布置有4根01.5m钻，桩间距
3.75m,桩长35m,持力层为砾砂。

4.6抗震措施
桥位处8度地区，根据我国现行《城市桥梁抗震设计规范MCJJ166-2011）的相关规定，该桥属于甲类桥梁，为了满足抗震设防要在抗面[9-10],除了根据受力状况采用合理的构件截面尺寸和配筋、在桥塔处主梁设置60009N级纵向活动抗震球型支座等被动措施外,还在桥塔下横梁与主梁间设置纵向，并在边墩处主梁设置65009N级纵向活动、横向
支主动减震、 ，以降低结构的地震响应和位移。

5施工方案
斜拉桥主梁的施工方案，一般可分为支架法、悬臂法、顶推法和平转法4种，选取时应充分考虑桥位现场的施工条件、主梁梁型等关键因素。

在该桥施工主要考虑：①桥位所处的渭河段常年无水且桥下净空小,主梁梁底至河床顶面最大净空
4世界桥梁202048(2)
仅20m左右，施工条件优越，非常便于搭设支架；
②组合梁的钢纵、横梁均为体积、重量较小的“工”形
截面板梁，采用支架安装时无需大型机具设备，施工
方便快捷，且能更好地保证施工质量和控制主梁线
形，因此采用支架法施工是非常合适的。

同时，考虑到上游河段泄洪以及主梁汛期施工的可能性，为了降低施工风险，兼顾节省施工成本，没有采用满布支架而是采用大节段支架法施工，即支架长度要满足大节段架设的要求，一个大节段一般由％〜5个纵梁节段组成，总长约36m。

全桥主要施工步骤为：首先完成桥塔和边墩基础的施工；然后继续施工桥塔塔柱，同时对称搭设桥塔两侧第1个大节段的支架，在支架上完成钢梁拼装后安装预制混凝土桥面板并浇注湿接缝、张拉预应力钢束，安装施工节段对应的斜拉索并张拉;接着按此步骤依次对称完成桥塔两侧第2、第3个大节段的主梁及斜拉索施工，然后通过调整全桥斜拉索索力使主梁线形达到设计成桥线形与二期恒载反向挠曲线的叠加线形，此时主梁与支架脱离，处于最大单悬臂状态,便可拆除全部支架;根据施工误差及预计合龙温度匹配合龙段,选择合适的时机完成主梁合龙；最后进行桥面系及其它附属工程等二期恒载施工，主梁线形达到设计成桥线形。

在整个施工过程中全桥斜拉索有2次分批张拉及调索过程(见图6)。

6结语
清溪渭河大桥是宝鸡市跨越渭河的一座大型桥梁，主桥采用(115+ 258+115)m的双塔斜拉桥的结构形式，不仅满足使用功能要求，而且适应城市桥梁的景观需求。

边跨不设辅助墩，在保证结构刚度和受力性能的同时，也能满足相关水利部门提出的河槽内墩位布置限制条件。

桥位处于地震基本烈度8度地区，桥梁的抗震设计采用加强结构的抗震构造措施，以及设置粘滞阻尼器、摩擦摆支座等减隔震设施，做到“被动抗震”和“主动减震”相结合,较好地达到了抗震设防目标。

参考文献：
苏国明.杭绍台铁路椒江特大桥主桥钢桁梁设计
桥梁建设，2018,48(6))9—103.
+,杨灿文，张强，石建华.池州长江公路大桥主通航孔桥
(a)基础及桥塔施工，搭设I节段主梁支架
架设I节段主梁，张拉对应斜拉索
(b)搭设II节段主梁支架，架设II节段主梁,
张拉对应斜拉索
、jzjzj X1：I貯』］
.1
(c)拆除I节段主梁支架，搭设III节段主梁支架
架设III节段主梁，张拉对应斜拉索
(d)拆除II、III节段主梁支架，安装合龙段
调整斜拉索索力，完成施工
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!"
图6施工步骤
设计桥梁建设，2016,46(4))2—96.
+,冯鹏程，付坤，陈毅明.沌口长江公路大桥主桥设计关键技术桥梁建设，2017,47(2))—12.
胡斯彦，周安娜.丹江口汉江公路大桥主桥设计方案比选+,世界桥梁，2016,44(3))1—15.
+,詹建辉，彭晓彬.大跨度组合梁斜拉桥结构设计方案研究桥梁建设，2016,46(4))5—91.
+,何奇钦，王碧波.柳州白沙大桥主桥设计［J,.桥梁建设201848(4))96—101
+,李福鼎.斜拉桥索塔分离式斜置钢锚箱受力分析［J,.
桥梁设201646(1))88—93
+，刘超，徐书缘，孙利军，等.斜拉桥索塔锚固区环向预应力布置形式研究+,世界桥梁，2018,46(5))—12. +,李志强，王浩铭，王大千.基于摩擦摆支座的大跨度双拱塔斜拉桥减隔震研究［J,.世界桥梁，2018,46(6)：36—40
+0,任万敏，任杰，袁明，等.成昆铁路矮塔斜拉桥设计关键技术桥梁建设，2019,49(1))5—
100.
宝鸡清溪渭河大桥主桥设计王子军，孙亮5
Overall Design of Main Bridge of Qingxi Weihe
River Bridge in Baoji
WANGZi-jun,SUNLiang
(Central and Southern China Municipal Engineering Design&Research
Institute Co.,Ltd.,Wuhan430010,China)
Abstract：The main bridge of Qingxi Weihe River Bridge in Baoji is a two-pylon cable-stayed bridge with three spans of115,258and115m.The bridge is of a half-floating restriction system, withatotaldeckwidthof29m#accommodating4tra f iclanes(twooneachdirection)and2side-walks.Thepylonsarediamond-shapedreinforcedconcretestructures.Themaingirderadoptsthe composite girder of double I steel beams and precast concrete slabs.On the tops of the stringers, crossbeamsandsidewalkbrackeHs#weHconcreHesHiHchesarepouredinsiHu.TheconcreHeslabsare connecHedwiHhHhesHeelmainbeamsviashearsHuds.ThesHaycablesareformedofpara l elsHeel wires#fannedouHinspaHialdoublecableplanes#andconnecHedHoHhepylonsand maingirdervia sHeelanchorboxesandHensileanchorplaHes#respecHively.ThepylonsandHhesidepiersa l sHand on bored pile foundations.Due to that the bridge is located at the intense earthquake zone,the sphericalbearingsaccommodatinglongitudinal movementareinsta l edatthepylons#transverse frictional pendulum bearings capable of seismic mitigation and isolation and accommodating longi-tudinalmovementareinsta l edonthesidepiers#andlongitudinalviscousdampersareinsta l edbe-tweenthelowercrossbeamofthepylonandthemaingirdertoabsorbseismicvibration.Inaccord-ance with the structural characteristics and construction condition#the main girder is divided into largesegmentsanderectedwithassistanceofsca f oldings.
Key words：cable-stayed bridge；steel-concrete composite girder；stay cable anchorage zone；
bored pile；anti-seismic measure；large segment and scaffolding method；bridge design
（编辑:刘海燕）。