浅谈某拱形连续梁桥的总体设计

浅谈某拱形连续梁桥的总体设计作者：何江华

来源：《建筑与装饰》2019年第21期

摘要拱形连续梁桥是拱桥和连续梁桥组合而成的一种新型桥梁，造型优美、对地基要求不高，基于这种情况，本文作者在阐述拱形桥桥梁总体设计的基础上，探析拱形桥梁的特点和桥梁的总设计要点，从而为桥梁的设计提供理论参考资料。在拱形桥梁的建设中，主体结构设计与施工方式是文章的重点，在国内桥梁的建设中，桥梁的发展还需要积累优秀的桥梁建筑经验。

关键词拱形连续桥梁;景观桥梁;总体设计

翔安东坑湾大桥桥梁建设全长1087M，本项目位于翔安东坑湾片区，北起海翔大道，南至翔安南路，项目所处翔安区马巷镇和新店镇，路线全长约6.44Km，城市主干路，标准段道路红线宽度43m;主线双向六车道布置，设计时速60Km/h，辅道设计时速40Km/h;东坑湾大桥是厦门市当地比较重要的桥梁工程。在方案设计中需要综合考虑几个要点，桥梁地址靠海，与轨道桥梁并行以及桥跨布置等。

1 拱形连续桥梁

1.1 桥梁构造分析

拱形连续桥梁是属于连续桥梁体系的一种拱桥，是将变截面连续梁的根部厚度加高且调整桥梁底线，让梁底面形成拱形结构，受力特征与V型支撑连续梁类似，梁底面曲线可以设计成几种方式，如悬链线与抛物线、圆曲线等，拱形连续桥梁的设计也是与普通连续桥梁一样采用预应力混凝土设计。拱形连续桥梁的矢跨比可以根据桥梁设计的实际情况相应做出改变，常规情况下维持在六分之一到十分之一之间。桥梁设计中还可以根据是否设置支座来分为支撑体系和刚构体系[1]。

1.2 结构受力分析

实腹型拱形连续桥梁的本质就是变截面连续桥梁，在设计中如果只按照梁单元分析设计，水平推拉力相当于不存在，从细节分析看墩顶区域水平拉力较大，受力和空腹式拱形连续桥梁类似。空腹式拱形连续梁的构造形式与拱桥类似，桥梁在荷载作用下水平推拉力逐漸被放大，这部分推拉力除了被基础分担一部分之外，其余部分都需要设置水平预应力钢束来分担。预应力被分担的情况下对地基要求低，软土地质同样适用。空腹式拱形连续桥梁，墩顶区域为空腹，由于其受力特点，也可以成为自锚上承式拱桥。

2 东坑湾大桥总体设计要点

本项目东坑湾大桥上跨东坑湾处水域宽约840m，轨道交通4号线经过东坑湾时采用桥梁进行上跨，主桥采用（40+60+60+40）m预应力砼连续刚构，引桥采用40m跨径简支箱梁。根据片区规划，本项目东坑湾大桥所在的翔安西路在跨越东坑湾时与轨道交通4号线桥梁并行。因此，东坑湾大桥跨径及孔径线均要与轨道交通4号线桥梁一致并对齐。

东坑湾大桥在经过多种方案的选择后，采用主桥造型美观的（40+2×60+40）m空腹式拱形连续梁，引桥采用40m跨径预应力砼等截面连续箱梁。全桥桥宽布置为3×（3×40）m+（40+2×60+40）m+3×（3×40）m+（4×40）m，桥梁采用双福布置，单幅桥面宽度18m。桥梁横断面布置为18m=3.0m（人行道）+2.5m（非机动车道）+0.5m（防撞护栏）+11.5m（行车道）+0.5m（防撞护栏）。桥梁平面位于直线段上，纵断面位于-0.31%的下坡路段上。

2.1 主要结构设计

空腹区域拱脚段与实腹区的主梁段，也可以称为拱圈，实腹区桥面系拱圈，适合使用箱形变截面。空腹区拱脚需要考虑到大桥属于景观桥，应该要尽量降低截面梁高，从而满足整个桥的线条结构流畅协调，为了满足受力需要，空腹区域内的梁体全部采用实心截面来设计。通过中跨跨径、空腹区长度、实腹区长度、空腹区拱脚梁高度等计算出空腹区与实腹区之间交界处最大梁的高度。

梁拱结合部设厚2m的横梁，中跨跨中设一道厚0.3m的横隔板，边跨梁端设一道厚1.5m 的横梁。拱形曲线采用圆弧线，边跨与次中跨根据跨径需要做相应的调整。跨中主梁横断面根据受力需要进行设计。空腹区域主梁或者拱圈按照钢筋混凝土设计，按实体断面作为设计。

2.2 空腹区主梁设计

国内建设的桥梁，在空腹区面，系箱梁构造，一般情况下与实腹区主梁成为整体，本次桥梁方案设计让整个桥面形成一个整体结构。建成之后行车体验会比较舒服，但是同样存在一定的缺陷，如衔接点的位置，桥面主梁刚度变化过于明显，在顶部会生产比较大的拉应力，对整体结构来说影响颇大。所以在设计的时候，可以考虑将空腹区桥面的主梁，与实腹区的主梁设

计成分离状态，换而言之将空腹区桥面的设计先换成简支结构，然后设计成后浇带，形成三角拱。

2.3 下部结构设计

主桥主墩采用梯形实体墩，墩顶截面尺寸12.0×2.2m，墩身正面设置15∶1的坡率，侧面设置10∶1的坡率;主墩承台厚3m，基础桩径采用2.0m的钻孔灌注群桩，按双排6根桩布置。过渡墩采用花瓶墩，基础采用桩径1.6m的钻孔灌注群桩，按双排4根桩布置[2]。

2.4 施工工艺

东坑湾大桥的施工方式与加载顺序，成为桥受力状态的决定性因素，因此研究科学合理的施工也是设计的重点。施工工艺流程为：下构施工完成后，搭设上部支架，浇筑墩顶三角节段并张拉钢束，继续对称浇筑三角形节段两侧节段并张拉钢束;然后按先边跨、后中跨的顺序依次合龙;拆除支架，最后进行桥面系施工。

2.5 桥梁景观设计

本次大桥的设计要考虑主桥的景观性，通常而言，矢跨比的大小决定了拱桥的景观表现力，矢跨比较大的拱桥，显得较为稳定，随着矢跨比的减少，拱桥显现的稳定感减少，跨越感增强。拱桥体现的景观效果应以轻巧、稳定为主，与拱桥的曲线形态产生的跨越、柔美的心里诱导能力保持一致，避免沉重或不稳定的景观效果。

本主桥设计时梁体侧面设计成线条装饰;桥梁所有外露表面（箱梁、墩身）均进行涂装，桥梁涂装色彩是影响桥梁整体景观效果的最直接、最重要的因素之一，其选定要从地域色彩、文化习惯、风俗特性等多方面调查分析，制定基本方针，选择基本色系，在此基础上对多个色彩方案进行效果模拟，最终讨论确定桥梁色彩。

本桥梁造型简洁美观，视野通透，桥梁线条流畅具备很好的观赏性，将成为厦门市翔安地区经典建筑之一，犹如海鸥飞翔于东坑湾之上[3]。

3 结束语

①综上，在拱形连续桥梁的设计中，拱形连续桥梁比一般桥梁更具有优势。如在景观上具有极大优势，更适合成为城市的标志性建筑以及文化的载体，但是造价比平常桥梁高。②本文使用的拱形连续桥梁的结构为带支座超静定结构体系连续桥梁，受到混凝土与温度等因素的影响，在设计中需要对其进行详细分析考虑，针对不同的细节进行处理。③选择合理的施工技术和合理的施工方案，妥善处理拱形连续桥梁复杂结构的受力情况。

参考文献