广东鹤南大桥桥型方案选择

如图 1 、图 2 所示，广珠铁路桥跨径布置为： 111 ． 05 m + 2 × 230 m + 111 ． 05 m = 682 ． 1 m 。 鹤 南大桥位于铁路桥下 游，两 桥 桥 轴 线 相 距 43 m ，
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刚
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图 3 广珠铁路桥桥型布置图
如图 3 所 示，广 珠 铁 路 西 江 桥 为 下 承 式 拱 桥。 主梁采 用 预 应 力 混 凝 土 连 续 梁，根 部 梁 高 12 ． 5 m ，跨中梁高 4 ． 2 m ，施 工 方 法 为 悬 臂 浇 筑。 拱结构在 合 龙 后 的 主 梁 上 拼 装 而 成，作 用 是 提 供附加刚度并承受部分二期恒载和活载。 从景观 协 调 角 度 出 发，公 路 桥 可 采 用 与 铁 路桥完全相 同 的 桥 型。 然 而 如 图 4 所 示，10 道 拱圈间互相交错遮挡、外 观 凌 乱 无 序，景 观 效 果 不好。
也不理想。 两桥桥面 净 距 17 ． 25 m ，承 台 净 距 7 ． 85 m ，广 东 省水利和 航 道 主 管 部 门 要 求 两 桥 对 墩 布 置、跨 径相同。 3． 2 混凝土刚构桥方案
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桥型方案
由于墩位及孔跨 布 置 需 与 广 珠 铁 路 大 桥 完
全相同，考虑 到 跨 径 2 × 230 m 的 桥 梁 适 合 采 用 下承式拱 桥、混 凝 土 刚 构 桥、混 凝 土 斜 拉 桥、混 合梁刚构 桥 等 方 案，下 面 将 依 次 对 各 个 桥 型 进 行论述。 3． 1 下承式拱桥方案
0 ℃ 。 年平 均 降 水 量 1700 mm 。 每 年 的 7 ～ 9 月 有 2 ～ 3 次的台风和热带风暴，最大风力可达 12 级以上。 平均相对湿度为 78 % 。 鹤南大 桥 跨 越 的 西 江 为 内 河 Ⅰ 级 航 道，代 表 船 型 为 3000 DWT 海 轮。 主 墩 船 撞 力 19 ． 6 MN ，过渡墩船撞力 12 ． 2 MN 。 桥址存 在 西 江 断 裂 之 次 级 或 分 支 断 裂，属 非全新 活 动 断 裂，对 桥 梁 设 计 施 工 影 响 不 大。 100 年超越概率为 10 % 地表地震动峰值加速 度 0 ． 107 m / s2 ，地震基本烈度为Ⅵ 度。 场地 下 伏 基 岩 为 白 垩 系 （ K ） 泥 质 砂 岩、泥 岩，整体上构成简单，岩体较稳定，强 度 低，基 础 形式为摩擦桩。
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中跨比情况，可采用子母 塔 方 法 解 决，中 塔 塔 高 116 m ，边塔 95 m ，中塔悬臂长 132 m ，边塔悬臂长 安排施工 顺 序 等 措 施，使 得 考 虑 混 凝 土 收 缩 徐 变后，边主墩顺桥向弯矩可以降为 220430 kN · m ，剪力为 3100 kN ，如图 8 所示。
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运营养护
混凝土刚构桥方 案 由 于 同 类 桥 梁 多 出 现 跨
重改善边主墩受力，并在 施 工 顺 序 上 精 心 设 计， 使得考虑 混 凝 土 收 缩 徐 变 后，边 主 墩 顺 桥 向 弯 11 所示。
96 m ，并通过考 虑 施 工 期 间 采 用 水 箱 压 重，合 理 矩仅 为 138240 kN · ，剪 力 为 10140 kN ，如 图 m
图 11 混合梁刚构桥结构简图
图 9 混凝土斜拉桥景观效果图
斜拉桥
上部结构 下部结构 主桥
3． 4 混合梁刚构桥方案
混合梁 刚构桥
上部结构 下部结构
通过 表 1 可 看 出，混 凝 土 斜 拉 桥 方 案 较 混 合梁刚构桥方案约贵 5473 万 元，混 合 梁 刚 构 桥
图 10 混合梁刚构桥方案桥型布置图
方案较混凝土刚构桥 贵 3132 万 元，下 部 结 构 造 价占总造价 比 例 约 60 % ，这 是 由 于 桥 址 处 基 岩 为泥岩或 泥 质 砂 岩 等 软 岩，从 而 造 成 桥 墩 基 础
Байду номын сангаас
混合梁刚 构 桥 方 案 在 跨 中 设 46 m 钢 箱 梁， 于是跨中 端 单 侧 悬 臂 可 以 减 少 到 92 m ，边 跨 侧 · 28·
悬臂 103 ． 75 m ，多 余 的 悬 臂 段 可 以 作 为 边 跨 压 规模较大、增加造价。
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造价比较
表 1 鹤南大桥主桥概算表 项目 主桥 混凝土 刚构桥 上部结构 下部结构 主桥 混凝土 建安费 / 万元 38390 13885 24505 47867 14467 33400 42427 17808 24619 占比 经济指标
/ （ % ） / （ 元 / m 2） 100 36 64 100 30 70 100 42 58 17055 6169 10886 18467 5582 12886 18848 7912 10937
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施工方案
混凝土 刚 构 桥 方 案 采 用 挂 篮 悬 浇，施 工 工
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结论
广东鹤南大桥由 于 与 广 珠 铁 路 桥 毗 邻 跨 越
艺成熟，施工期间对航道 影 响 较 小； 混 凝 土 斜 拉 桥方案桥宽 33 m ，挂篮规 模 较 大，中 央 索 面 造 成 施工期间抗扭刚度弱，施 工 监 控 有 一 定 难 度，对 航道有影 响，国 内 同 类 桥 型 施 工 已 有 多 个 成 功 梁整体吊装的施工方法，可 以 缩 短 施 工 工 期，钢 混接头连 接 是 施 工 难 点，重 庆 石 板 坡 桥 为 同 类 桥梁且跨径更 大，国 内 企 业 施 工，通 车 运 营 已 5 年时间。
参考文献： ［1］ 邵旭东． 桥 梁 工 程［M］． 北 京： 人 民 交 通 出 版 社，2002 ． ［2］ 许长 城． 体 外 预 应 力 技 术 在 连 续 刚 构 桥 中 的
先例； 混合 梁 刚 构 桥 方 案 采 用 挂 篮 悬 浇 加 钢 箱 后提出了下承式拱桥、混 凝 土 刚 构 桥、混 凝 土 斜
与南岸鹤山市，距上游 高 明 大 桥 约 3 ． 8 km ，距 下 游九江 大 桥 约 10 km 。 鹤 南 大 桥 位 于 广 珠 铁 路 桥下游，两桥平行中心距 43 m 。 桥 位 处 亚 热 带 海 洋 气 候，年 平 均 气 温
2 22 ． 8 ℃ ，极端 最 高 气 温 37 ． 5 ℃ ，极 端 最 低 气 温
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概述
广东鹤 南 大 桥 跨 越 西 江，连 接 北 岸 佛 山 市
（ 6 ） 最大纵坡： ≤2 % ； （ 7 ） 桥面横坡： 2 % ； （ 8 ） 设计荷载： 公路 － Ⅰ 级； （ 9 ） 通航净空： 净宽 210 m × 22 m ； （ 10 ） 设计风速 33 ． 1 m / s（ 10 m 处） ； （ 11 ） 设计洪水频率： 1 /300 。
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文章编号：1671 － 7619（2011）01 － 0026 － 04
广东鹤南大桥桥型方案选择
阮小玲1， 梅 刚2
（ 1 ． 广东鹤南路桥有限公司，广东江门 529000 ； 2 ． 中交公路规划设计院有限公司，北京 100088 ） 摘要：广东鹤南大桥受毗邻的广珠铁路桥跨径布置限制，桥型选择较为困难。经过一系列研究，先后提出了下承 式拱桥、混凝土刚构桥、混凝土斜拉桥、混合梁刚构桥四种桥型，并从安全、美观、经济、施工、养护几个方面进行 比选，认为混合梁刚构桥方案可以作为鹤南大桥的推荐桥型方案。可供桥跨布置限制、小边中跨比的桥型设计 借鉴。 关键词： 桥型方案； 桥跨布置； 边中跨比； 混合梁刚构桥 中图分类号：U442 ． 54 文献标识码：B
图 6 混凝土刚构桥结构简图
通过考虑施工期 间 压 重、边 跨 腹 板 加 厚、中 跨合龙顶 推 等 措 施，可 以 将 边 主 墩 考 虑 混 凝 土 收缩徐变 后 顺 桥 向 弯 矩 降 为 101440 kN · ，剪 m 力为 16480 kN 。 上 部 结 构 计 算 表 明，主 梁 在 持 久状况极限状态和正 常 使 用 状 态 中 力 学 指 标 均 满足规范要求。 大跨径预应力混凝土刚构桥在长期运营 下，较多出 现 主 梁 跨 中 下 挠 和 斜 截 面 开 裂 等 病 害［1］，目前 业 内 普 遍 认 为 在 200 m 以 上 跨 径 尽 量不 采 用 该 类 桥 型。 通 过 对 结 构 尺 寸 精 心 设 计、优化配置腹板下弯钢 束、采 用 新 型 竖 向 预 应 力、直束采用预埋钢管成 孔 替 代 塑 料 波 纹 管、配
图 5 混凝土刚构桥方案桥型布置图
现有跨径的 边 中 跨 比 为 0 ． 483 ∶ 1 ，如 按 照 常规混凝 土 刚 构 桥 桥 型 设 计，显 然 边 中 跨 比 例 不合理，这 样 会 造 成 在 主 梁 中 跨 下 缘 和 边 跨 上 缘、边主墩顺桥向受 力 不 利 等 问 题。 经 研 究，可 采用大小 T 悬 臂 浇 筑 结 构 形 式，中 主 墩 大 T 悬 臂浇筑 248 m ，边主墩小 T 悬臂 浇 筑 208 m ，合 龙 段不在 230 m 跨径正中间而是靠近边主墩一侧， 如图 6 所示。
。
大 T 根部梁高约 16m、小 T 根部梁高约12 ． 5 m，而广珠铁路桥主梁根部梁高均为12 ． 5 m，梁高 的不一致势必造成对桥梁景观性的影响。
3． 3 混凝土斜拉桥方案 余结构，造 成 施 工 困 难、造 价 提 高，而 景 观 效 果 如采用 混 凝 土 斜 拉 桥 方 案，对 于 这 种 小 边 · 27·
桥跨布置
图 1 鹤南大桥与广珠铁路桥断面关系图
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主要技术标准
（ 1 ） 公路等级： 高速公路； （ 2 ） 设计速度： 100 km / h； （ 3 ） 行车道数： 双向六车道； （ 4 ） 行车道宽度： 3 × 3 ． 75 m ； （ 5 ） 桥梁宽度： 33 ． 0 m ；
图 2 鹤南大桥与广珠铁路桥平面关系图
图 4 下承式拱桥景观效果图
［2］ 置体外束 预 防 跨 中 病 害 、严 格 施 工 措 施 等 方 ［3］
而且铁路 桥 根 部 梁 高 12 ． 5 m ，为 跨 径 的 1 / 式可以尽量遏制此类病害 18 ． 4 ，已经接 近 公 路 桥 常 采 用 的 混 凝 土 刚 构 桥 的梁高 尺 度。 且 公 路 桥 活 载 较 小，对 主 梁 的 刚 度要求低，不 需 要 设 置 拱 结 构 分 担 活 载 和 加 强 刚度。 因此 该 桥 型 对 于 公 路 桥 来 说，增 加 了 赘
西江，中心距离仅 43 m ，省 水 利 和 航 道 主 管 部 门 要求两 桥 水 中 部 分 对 墩 布 置、跨 径 相 同。 受 先 期实施的 铁 路 桥 跨 径 限 制，小 边 中 跨 比 给 鹤 南 大桥桥 型 选 择 带 来 困 难。 经 过 一 系 列 分 析，先 拉桥、混合 梁 刚 构 桥 四 种 桥 型，通 过 深 入 研 究、 多方比选，认 为 混 合 梁 刚 构 桥 方 案 与 广 珠 铁 路 桥景观协 调，力 学 性 能 好，施 工 工 期 短，造 价 合 理，可以 作 为 鹤 南 大 桥 的 推 荐 桥 型 方 案。 这 些 研究工作，对于以后出现 桥 跨 布 置 限 制、小 边 中 跨比的桥型设计具有借鉴意义。
如图 12 所 示，刚 构 桥 外 形 简 朴，桥 面 上 无 索塔、拱肋遮挡，对并线的 广 珠 铁 路 西 江 桥 轻 盈
图 7 混凝土斜拉桥方案桥型布置图
活泼的拱圈景观效果没有丝毫削弱和影响。
图 8 混凝土斜拉桥结构简图
图 12 混合梁刚构桥景观效果图
混凝土斜拉桥采 用 子 母 塔 方 案 后 受 力 情 况 较为合理，但 是 索 塔 和 斜 拉 索 与 旁 边 的 广 珠 铁 路桥的拱 圈 和 吊 索 形 成 鲜 明 对 比，景 观 很 不 协 调，如图 9 所示。