杭甬运河跨航桥梁设计

杭甬运河跨航桥梁设计
金跃群;王恕;陈国森
【摘要】结合浙江省高等级内河航道桥梁建设特别是杭甬运河的实际情况,总结了跨航桥梁设计的基本思路与总体布局,并提出一些建议与参考意见.
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2009(000)009
【总页数】5页(P122-125,145)
【关键词】内河航道;跨航桥梁;设计
【作者】金跃群;王恕;陈国森
【作者单位】浙江省交通规划设计研究院,浙江,杭州,350006;杭州市港航管理局,浙江,杭州,310014;浙江省交通规划设计研究院,浙江,杭州,350006
【正文语种】中文
【中图分类】U448.12+4
杭甬运河全长239 km，为Ⅳ级航道，穿越了杭州、绍兴、宁波地区，沿线经济发达，交通道路网密集，桥梁众多，全线新建桥梁共96座。

桥梁作为关键性的节点工程，与百姓的生活密切相关，备受关注。

1.1 设计原则
1）全面贯彻“技术先进、安全可靠、耐久适用、经济合理”的总原则，遵循“简洁、舒适、美观、可持续发展”的现代设计理念。

2）城市规划、航道改造与公路交通、新农村建设有机统一。

3）跨航桥梁作为标志性建筑物，建造数量多，处于航道沿线，力求桥型多样化与经济节约的统一；同时，也需要突出重点，讲究变化。

4）在航道水域中，为了确保航行安全，在水域较宽航段中，充分利用有利的水域资源，适当加大主跨跨径，力求一跨过河。

5）桥梁设计兼顾节约投资、方便施工、缩短工期、有利养护和降低运营费用。

在确定桥型方案时，结合施工方法、施工期间的交通组织、道路交通的发展及桥下航道的通航要求。

6）因地制宜，充分考虑地形对结构物形式、规模、技术难度的影响；注重桥梁局部与整体的统一，桥型与地貌的协调及与环境的和谐。

1.2 建设标准
1.2.1 跨航桥梁通航净空
依据GB 50139—2004《内河通航标准》[1]及交通部2005年1月20日交水发（2005）27号关于发布《长江三角洲高等级航道网建设有关技术问题的暂行规定》的通知。

并结合浙江的实际情况，本航道通航净空标准如下：Ⅳ级航道净高
Hm=7.0 m，净宽Bm=55.0 m；满足Bm×Hm=55.0 m×7.0 m矩形断面；通航净空富余高度预留15 cm。

1.2.2 桥梁设计荷载标准
依据JTG D60—2004《公路桥涵设计通用规范》[2]，并参考CJJ 77—1988《城
市桥梁设计荷载标准》[3]、CJJ 69—1995《城市人行天桥与人行地道技术规范》[4]汽车及人群荷载等级采用以下标准：高速公路和Ⅰ级公路桥，公路-Ⅰ级；Ⅱ级～Ⅳ级公路桥，公路-Ⅱ级；人行桥，人行面板、梯道面板（局部构件），城镇
处采用4.5 kPa，农村处采用4.0 kPa，整体采用3.5 kPa。

1.2.3 桥梁宽度
根据公路功能、道路等级、通行能力，结合城市道路规划、农村康庄道路建设及道
路现状等综合因素，确定新建桥梁桥面宽度。

2.1 桥位选择
在桥位平面布置时，除了统一考虑桥梁及道路接线的平纵面外，还应充分考虑桥梁与航道的关系，其平面布置主要原则是：
1）桥位的选择首先满足城市与道路交通规划、发展及便于百姓生产、生活的需要。

2）路面宽度大的桥梁（一般为国、省道及城市桥梁），桥位的选择原则上服从路线的总方向，既要力求降低桥梁的建筑和养护费用，又要减少原有道路改线的费用。

设计航道中心线与桥梁轴线，力求正交。

3）其它桥梁轴线一般与航道中心线正交，若接线困难，则两轴线交角需控制在
90±5°范围内，否则需加大主跨跨径。

4）航道标准横断面段，主跨中心布置在航道设计中心线上，即2个主墩以航道设计中心线对称布置。

5）航道加宽段和航道不对称段按面宽中心线对称布置，即以2个主墩都能落在护岸后方，与护岸的距离尽量相同布置。

6）桥梁引桥与引道的连接应顺畅，满足相应公路或城市道路设计规范要求。

7）尽量避免在弯道上建桥。

水域较宽的桥梁适当加大主跨跨径，在航道水域内尽量不设桥墩，有利船舶航行。

自然水域较宽处，桥墩易受船舶撞击处，设置防撞墩，确保桥梁安全。

2.2 主桥桥跨布置
1）主桥一跨跨越航道，主桥通航孔内不设桥墩，尽量将主墩布置在护岸马道上或者护岸后方。

2）桥位处于水域较宽处，除保证通航净空外，适当加大跨径，并改善通航视线。

充分结合地形，桥型选择上多考虑变截面连续梁或三跨中承式拱桥，与宽水域浑然一体，增强宽水域桥型的美感。

3）处于水域中桥墩，应避开深水区或不良地质段，综合考虑水下基础结构复杂程度、施工难度，并进行经济比较后可选择较大跨径。

4）引桥结构结合地质、施工工艺等实际情况，确定跨径，直桥段通常采用20 m 预应力空心板构造，预制安装，先简后连。

半径较小的弯桥，采用箱梁结构，整体放样，现浇成型，曲线光滑、美观。

2.3 主桥桥墩布置
1）桥梁主墩完全落入水域中，主墩承台顶面高程宜高于最高通航水位20～50 cm。

这样，有利船舶在航行时能够看到主墩承台，以防碰撞；在施工中，减少主墩承台施工围堰工程量，便于施工与节约造价。

在船舶航行迎撞击面方向，设置防撞墩。

防撞墩的设计人性化，一方面可以诱导船员的行船视线，保护主桥桥墩尽量不被撞击；另一方面，防撞墩的桩基采用了钢管桩，并在墩帽受撞击侧设置了橡胶护弦，一旦发生撞击，防撞墩具有良好的柔性与延性，同时也能很好地保护船只，延长防撞墩的使用寿命。

2）桥梁主墩落在航道护岸线上后方，主墩承台顶标埋入泥面20～30 cm。

借鉴浙江省内河航道桥梁建设的经验，综合工程造价、施工难易、使用效果、运行期间维护成本、水上、陆上交通状况调查等因素考虑桥型方案，从全局出发，统筹兼顾，让每一座桥都具有生命力，能成为航道上的标志性建筑和一道亮丽的风景。

根据通航净空的要求，结合浙江省航道桥梁的实际情况，本航道为Ⅳ级航道，主桥跨径一般为65～100 m。

结合成熟的施工工艺，该跨径常用的桥梁主要有：三跨
变截面预应力连续箱梁桥，下承式拱桥（具体分为：下承式柔性吊杆砼系杆拱桥、下承式柔性吊杆钢管拱桥、下承式刚性吊杆系杆拱桥、下承式柔性吊杆钢管提篮拱桥、下承式砼桁架拱桥），三跨中承式柔性吊杆系杆拱桥，独塔斜拉桥，自锚式悬索桥等5大类9种桥型。

3.1 桥型方案
3.1.1 三跨变截面预应力连续箱梁桥
三跨变截面连续箱梁桥为最经典的桥型之一。

该桥型外观简洁、美观、曲线优美，整体性良好，行车舒适。

运行期间，维护成本低，施工工艺成熟(图1)。

但是，该桥型通航净空范围内，特别是采用矩形净空，结构建筑高度影响较大，抬高了桥面的设计高程，从而增加全桥长度，抬高了建桥成本。

3.1.2 下承式拱桥。

1）下承式柔性吊杆混凝土系杆拱桥。

该桥型造型简洁，曲线优美，拱肋如弓，吊杆如箭，受力明确，主次分明；特别是在采用矩形断面的通航净空下，本桥型的优点发挥得淋漓尽致。

因其结构建筑高度低，降低了桥面的设计高程，大大减少了桥梁全长，降低了桥梁造价。

且施工工艺较成熟，既可采用少支架预制吊装施工，也可以采用满堂支架整体现浇。

由于结构高度低，桥梁总长短，施工工艺成熟，节约建设资金，因此，该桥型是航道桥梁建设中使用最多的桥型 (图2)。

2）下承式柔性吊杆钢管拱桥。

该桥型特点基本同上，不同之处是拱肋采用钢管混凝土结构，因其强度更高，跨径及桥梁规模可做得更大。

但施工工艺相对较复杂，造价和养护费用略高。

当主桥跨径较大时（一般＞80 m），桥面宽，荷载等级高，可以采用该桥型 (图3)。

该桥型轻型美观，但必须注重钢结构防腐及后期养护。

3）下承式刚性吊杆系杆拱桥。

该桥型特点基本同上，唯一不同的是，吊杆采用刚性结构。

其优点是维护方便，吊杆采用预应力混凝土，建筑成本较低 (图4)。

4）下承式柔性吊杆钢管提篮拱桥。

该桥型方案特点同上，不同的是拱肋平面与水平面小于90°，拱圈内倾，在横向联系较强的条件下，结构体系更稳定、安全，但拱肋及吊杆加工与安装，要求精度更
高。

较适合于宽桥面桥梁 (图5)。

5）下承式桁架拱桥。

该桥型兼具备混凝土桁架梁的特点，又有系杆拱优点，采用预制拼装施工工艺，施工简单，维护费用省。

该桥型主要运用于公路等级较低或者城镇人行桥 (图6)。

3.1.3 三跨中承式柔性吊杆系杆拱桥
该桥型如同飞翔的海燕，也称“飞燕式拱桥”。

给人以美感，让人产生联想。

该桥型属于拱桥类，受力复杂，对主桥墩基础要求有较大的抗推刚度，施工难度较大，造价偏高。

对跨度较大桥梁，系杆可以采用体外索。

该桥型主要运用于自然水域比较宽敞，对桥梁美观要求较高地方 (图7)。

3.1.4 独塔斜拉桥
该桥型外观雄伟、简洁；建筑高度低，桥面连续行车舒适，结构新颖；主要运用于自然河面比较宽敞处。

但是施工工艺相对复杂，可采用悬臂预制拼装或挂篮现浇施工工艺，材料用量大，造价较前几个桥型高 (图8)。

3.1.5 自锚式悬索桥
该桥型气势磅礴，浓缩了特大跨径桥梁的特点，给人以耳目一新之感，充分体现新时代的新风貌，可以作为城市景观和航道桥梁相互结合的特色点缀，主要运用于自然河面比较宽敞的城镇处。

但是施工工艺相对复杂，可采用悬臂预制拼装或挂篮现浇施工工艺，材料用量大，造价较前几个桥型高 (图9)。

3.2 桥型选择
1）三跨预应力连续箱梁桥：该桥型结构刚度高，桥梁变形小，行车平顺，后期养护成本低，施工期桥下通航影响小，因此，本桥型主要运用于桥梁线型顺直，桥位处地形限制较少的桥梁。

本桥型特别适合车流大、水域宽、航道船只通航密度大、施工期间对防洪要求高条件制约等特点的桥梁建造。

本桥型在本工程中，使用较为广泛。

是最受使用与管理方欢迎的桥型。

2）下承式拱桥：本桥由于结构高度低，桥梁长度短，总投资最节约，但是本桥型由于结构刚度较箱梁桥要弱一点，行车时，变形较大，后期养护费用也大。

该桥型主要运用在桥位处地形和接线的直线段长度限制较大，或者带有城市景观性质的桥梁。

由于该桥型在施工期间，需要有搭设支架，对桥下通航安全影响较大。

由于本桥型建设费用最省，是本工程中应用最多桥型，也最受建设方欢迎。

3）三跨中承拱桥、独塔斜拉桥、自锚式悬索桥，以上3个桥型建设费用及后期养护成本均较高，一般适用于对景观要求较高的城市桥梁等，在本航道改造工程中，为了突出重点，在城市主要通道上建造了几座。

1）浙江省内河高等级航道（Ⅲ，Ⅳ级航道）跨航桥梁，常用主跨跨径在70～100 m，连续箱梁与下承式拱桥为最合适桥型，施工工艺成熟，行车条件舒适，建设造价合理。

其它桥型可以在结合地形地貌、城市建设等突出重点时采用。

2）任何桥型与跨径的选择，必须结合本桥的所有特点，因地制宜，既要考虑功能及景观需要，又要考虑后期养护等。

【相关文献】
[1]GB 50139-2004内河通航标准[S].
[2]JTG D60-2004公路桥梁设计通用规范[S].
[3]CJJ77-1988城市桥梁设计荷载标准[S].
[4]CJJ69-1995城市人行天桥与人行地道技术规范[S].。