佛开扩建工程九江大桥方案比选_邱新林

文章编号:1671-7619(2007)03-0025-04

佛开扩建工程九江大桥方案比选

邱新林

(广东省公路勘察规划设计院,广州　510507)

摘要:介绍了佛开高速公路扩建工程九江大桥桥型方案设计情况。并就经济性、美观性、创新性及施工方法等综合指标,对主桥、引桥桥型方案进行了论证、分析和比较。尤其是突破大跨径连续刚构桥主墩多采用双片薄壁墩的传统做法,提出160m 跨单薄壁墩连续刚构方案,减小了墩身刚度,增大了矮墩桥梁做连续刚构的可行性。关键词:　桥梁;扩建工程;方案比选;连续刚构

中图分类号:U 442.54 文献标识码:B

0　概述

佛开高速公路是同三国道主干线中的一段。佛开高速公路采用双向四车道高速公路标准建设,1996年建成通车。随着广东省经济的发展和广东省高速公路逐渐连接成网,佛开高速公路谢边至三堡段已不能适应未来交通发展的需要,并在一定程度上制约了珠三角地区的经济发展。基于此,广东省交通厅拟对佛开高速公路谢边至三堡段(K0+000～K46+100)按双向八车道标准进行扩建,路线全长46.10km 。本扩建工程将有效疏通珠三角经济区路网的瓶颈,使佛开高速公路、珠江三角洲环形高速公路、广三高速公路、江鹤高速公路、广湛高速公路以及国道G325、G321(G324)、G 105等公路组成的主干线公路网发挥最大效益,对进一步加快项目沿线及整个珠三角地区经济发展的步伐,改善投资环境,疏导区域交通提供有力的保障。

本工程跨越西江主干流,水域河面宽约1200m ,水深6～28m 。I 级通航标准:通航孔跨径160m ,净高22m 。其他主要技术指标如下:(1)桥面宽度:20.15m ,单向四车道;(2)设计速度:120km /h ;(3)设计荷载:公路-I 级;(4)船撞力:纵桥向取980t ,横桥向取1960t ;(5)地震动峰值加速度:0.05g 。

根据地质勘探可知,基岩为微风化花岗岩,埋藏较深且岩面起伏较大,地质状况较为复杂。

1　桥位方案比选

通过对九江大桥单侧加宽和双侧加宽的方案

可行情况进行实地调查,并征求地方意见,发现由

于受九江大桥北岸路段左侧九江酒厂以及南岸路段左侧雁山风景区、雁山湖等因素制约,双侧加宽方案无法实施,因此该路段拟进行右侧单边加宽,

即扩建九江大桥位于现有佛开九江大桥与G325国道九江大桥之间(如图1

)。

图1　中主墩新旧桥梁横向布置图(单位:m )

2　主桥桥型方案比选

扩建九江大桥作为本项目的核心工程,选择既经济、合理又实用美观的桥型至关重要,本次设计在工可方案的基础上,进一步对桥型方案进行深入的论证、分析、比选。现有佛开高速公路九江大桥主桥为50m +100m +2×160m +100m +50m

25 2007年第3期 广东公路交通

GuangDong G ongLu Jiao Tong 总第100期

预应力砼连续梁桥,G325国道九江大桥主桥为2×160m独塔双索面砼斜拉桥。为了满足通航安全、尽量减小桥墩阻水,扩建桥通航孔跨径也应为2×160m,且保持新旧桥墩位于同一法线上。这种跨径的桥型可选择斜拉桥、自锚式悬索桥、拱桥及大跨度梁桥,但由于现有两座桥梁中心线相距50m,尤其中主墩承台相距仅有16.3m(如图1),这就制约了扩建桥的基础规模,同时也限制了其横向位置,横桥向几乎没有选择余地。

由图1可见,现有两座九江大桥上部结构横向净距为23.7m,因扩建桥基础布置被严重制约,实际上,上部横桥向有效建筑空间为21.3m,而扩建桥为单向四车道(分离式路基方案的半幅桥),所需桥面宽度为20.15m,现有空间仅有1.15m富余,这就意味着,需要占用桥面宽度的中、下承式(如斜拉桥、悬索桥、中承式拱桥及下承式拱桥等)桥型方案因不能满足桥面宽度要求在此无法实施。另外,由于上承式拱桥所需基础庞大,且压缩了桥下通行宽度,影响通航安全,该桥型方案也不可行。因此,主桥部分主要针对连续刚构、连续梁及其组合体系进行方案比选。3　主桥结构方案比选

3.1　结构体系

由于连续刚构的整体性强,抗风及抗震性能较好,不需设大吨位支座,养护维修费用少,墩梁固结有利于悬臂施工,且桥型设计、施工技术成熟,质量与工期均有保证。而连续梁桥不具有上述优点,施工过程中需要构建主墩临时固结支撑,以便主梁悬臂施工,施工难度大;另外连续梁桥从施工到成桥需多次体系转换,施工工艺复杂,不利于施工线型控制,且后者需要大吨位支座及其养护费用。因此,本设计主要就连续刚构与刚构-连续组合结构两种体系进行比选,经过详细的对比、分析、论证,推荐采用连续刚构方案,跨径组合为100m+2×160m+100m。

3.2　主墩形式

主桥为两孔160m的连续刚构,主墩高度18～19m,墩身刚度相对较大。为了寻求合理的主墩型式,使结构处于理想的受力状态,对主墩形式进行了多方案比选。主要针对单片薄壁墩、双片薄壁墩、双片实心墩三种造型进行计算、分析、比较。造型如图2所示,方案比较如表1

。

图2　主墩造型比较示意图(单位:c m)

表1　主墩方案比较

项目

方案一(单片薄壁墩)方案二(双片薄壁墩)方案三(双片实心墩)

最大拉

应力M/Pa

最大压

应力M/Pa

最大拉应力M/Pa最大压应力M/Pa

外侧内侧外侧内侧

最大拉应力M/P a最大压应力M/Pa

外侧内侧外侧内侧墩顶-2.112.4-8.5-5.215.115.1-8.6-5.912.411.9墩底-4.514.3-8.2-4.615.715.4-8.3-5.313.012.2砼量/m3141018342907

比较1410/1410=11834/1410=1.302907/1410=2.06

由表1可知,方案一主墩最大压应力为14.3

MPa,最大拉应力为-4.5MPa,拉、压应力均较小,

且砼数量相比最少,工程造价较低;方案二主墩最

大压应力15.7M Pa,接近于C50砼规范允许的最

大压应力16.2M Pa,最大拉应力达-8.5M Pa,需相

应增加普通钢筋配置,且砼数量比方案一多出26

2007年第3期 广东公路交通 总第100期