西华海大桥总体设计

西华海大桥总体设计

摘要：西华海大桥跨径组合为55+280+55m，为三跨中承式系杆拱桥，主跨桥面为半漂浮体系，横向设置限位支座，桥宽55.8m，是目前国内桥面最宽、内倾角最大的交叉拱肋系杆拱。本文对西华海大桥的设计理念和结构体系进行了总结，为超宽大倾角系杆拱的设计提供了参考。

关键词：系杆桥；拱肋；正交异性桥面板；大倾角

1工程概况

沉香大桥属广佛两市交通连接项目，西起佛山市里水镇里广路，向东以路基形式沿规划金峰大道线位至珠江西岸，然后以桥梁的形式跨越沉香水道、沉香岛和西华海水道，在珠江东岸桥梁接入地面道路，地面道路穿过槎头山体后，再次以桥梁的形式上跨增槎路，终点接入白云一线。路线全长约3.86km，红线宽度42～61m，采用城市主干路标准，设计速度60km/h，跨江桥梁双向8车道。西华海大桥为跨越珠江水道的其中一座特大桥。

主桥采用三跨中承式系杆拱桥，主桥全长390m，跨径组合为55+280+55m，桥梁顺桥向与平均水流方向交角为85°，顺桥向与航道线接近正交，桥梁主墩位于河道主河槽外侧，桥梁北面紧邻广州地铁12号线。

主桥立面位于半径为7000m的竖曲线上，竖曲线参数R=7000m，T=133，

E=1.263，变坡点位于主跨跨中的位置，采用对称纵坡，纵坡为1.9%，如图1所示。本桥最高通航水位时通航净空不小于10米，考虑到整体的景观效果和三角刚架的立面布置要求，桥梁纵断面在满足通航净空的前提下适当抬高，纵断面各项指标满足规范要求。

主桥按双向八车道设计，两侧设置5米宽的人非机动车道，中间预留1.5m 宽110kV电力通道，桥面布置为：5.0（人行+非机动车道）+5.65（吊杆区）＋

0.5（防撞栏）＋15.5（机动车道）＋2.50（中央分隔栏）＋15.5（机动车道）＋0.5（防撞栏）＋5.65（吊杆区）＋5.0m（人行+非机动车道）=55.8m。

图1西华海大桥立面和平面布置图

2 建设条件

2.1 水文与地质条件

项目所在区域的水系为珠江广州河道，它是由西江、北江、东江及其支流，以及注入珠江三角洲诸河所组成，从老鸦岗流至白鹅潭水域通称为珠江西航道，长度为18公里，流溪河、白泥水、芦苞涌、西南涌4条河流经上游汇入。

场地揭露有灰岩，具可溶性，溶岩发育，临近场地的地质构造主要有泌冲断裂和后海断裂，岩层中未发现有明显的构造痕迹。

2.2主要技术标准

（1）道路等级：城市主干路，设计车速60km/h。

（2）设计荷载：城-A级（兼公路I级），人行道荷载按规范根据加载长度和人行道宽度计算取值。

（3）桥梁结构设计基准期：100年；

（4）桥梁设计使用年限：100年；

（5）设计安全等级：一级；

（6）设计洪水频率：按300年一遇的洪水位8.0m

考虑。

（7）桥下通行净空：桥下行车净空按≥5m控制；

（8）通航标准：内河Ⅲ级，单孔双向通航，

通航孔净宽110m，净高10m；航道代表船型为

1000t机动驳船，通航孔水中桥墩按不小于3000

吨级船舶标准设防。

（9）地震作用：桥梁抗震设防类别为A类，地震动加速度峰值为0.1g, 地

震设防烈度为7度，抗震措施按8度考虑；

3 主桥设计

3.1桥型及总体布置

西华海大桥为三跨中承式系杆拱，主跨桥面为半漂浮体系，中间采用吊杆与

拱肋连接，两端放置在三角刚架前横梁牛腿支座上，纵向设置阻尼器限制地震作

用下产生的过大纵向位移，横向设置限位支座；边跨采用三角刚架的结构形式，

整体稳定性好，主桥与引桥衔接处设置牛腿，引桥放置在三角刚架端横梁的支座上。桥面和边纵梁设置系杆，平衡主拱圈产生的水平推力，整个结构体系受力相

对复杂但传力途径相对清晰。

3.2主梁设计

主跨钢桥面采用正交异性板，主跨主梁全长239.8米，正交异性板端部支承

在三角刚架前横梁牛腿的支座上，与三角刚架主梁之间设置伸缩缝。桥面总宽

55.8米，车行道设2%横坡，底部保持水平，主梁纵向共分为23个节段。

B0～B11节段由边主梁、横梁、小纵梁、托架平联所组成。边主梁为钢箱梁，单箱单室，箱室顶宽6.54m，底宽7.76m，内侧箱高2.878米，顶面设2%的横坡。钢横梁为工字梁，顶面设2%的横坡，桥梁中心线处梁高3.544米，长度37.2米。边主梁净距37.2m，桥面板厚16mm，U肋厚8mm，全断面配有5 道小纵梁，腹板

厚16mm，小纵梁间距6.0米。小纵梁采用工字梁，小纵梁梁高1082mm，顶板与横梁平齐。主桥钢桥面标准断面布置如图2所示。

图2主桥钢桥面标准横断面

3.3三角刚架及混凝土梁

1）三角刚架及混凝土梁由主墩、前、后斜腿、边主梁、横梁、小纵梁、桥面板、前横梁、墩顶横梁及系杆索锚固件等结构组成。

2）前后斜腿采用平行四边形断面。前斜腿实心段采用等截面，平行四边形高8米，宽5.4米；中段采用单箱单室截面，顶底板和腹板厚度1.2米，端部腹板加厚至1.6米，前斜腿轴线为直线。后斜腿轴线为直线，与边主梁衔接时候采用圆曲线过渡，后斜腿断面高度由下部的8.5米渐变至顶部的7.2米。由于受力需要，前后斜腿采用预应力混凝土结构，预应力采用Фs15.2-1860级低松弛钢绞线。

3）边主梁为单箱单室箱梁，顶底板厚50厘米。腹板厚度约220厘米。边主梁在横向T梁的位置设置一道横隔板，普通横隔板厚度为50厘米，在横隔板上设置高80厘米的拱门形人孔。边主梁每个箱室内设置直径为10厘米的通风孔及泄水孔。在边主梁端部开设高为80厘米的拱门形人孔，如图3所示。

图3边主梁标准横断面

3.4钢箱拱

主桥钢箱拱跨度235.95米，矢高约94.71米（含三角钢架前斜腿），主拱矢跨比为1/2.956，拱轴线采用抛物线和直线拟合，主拱肋按22度内倾，拱顶处拱肋间距为19.688米。拱肋箱型截面为六边形断面，尺寸由钢箱拱起点3.0米