成永强

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市 200092)

某海洋环境景观桥梁设计

成永强

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市 200092)

介绍了海南省博鳌镇近海桥梁的方案设计，根据近海海洋环境的特点，从景观效应、上部结构选型、下部结构选型、耐久性设计以及施工方案等方面进行了比较分析，最终确定836 m多跨径组合钢—混结合梁设计方案，有关经验可供相关专业人员参考。

桥梁；海洋环境；方案设计

1 工程概况

为了积极响应《国务院关于推进海南国际旅游岛建设发展的若干意见》中明确提出的发展琼海博鳌亚洲论坛永久会址、发展邮轮、游艇经济的要求，海南省政府及国内外民营公司积极推动海南国际旅游岛的建设。本工程所在地块即位于海南省博鳌镇临海区域内，根据规划，该地块范围内将建造超五星级酒店、国际会议中心、高档企业会所、游艇码头等基础设施。在陆域超五星级酒店与人工游艇码头间将修建一座景观跨海桥梁，人工游艇码头距岸边约700 m。桥梁全长约900 m，宽约12 m，桥梁面积约10 800 m2。

2 技术标准

(1)道路等级参考“城市次干路”标准，双向两车道。

(2)设计行车速度：40 km/h。

(3)荷载等级：车辆荷载为城—A级，人群荷载为2.775 kPa。

(4)地震：基本烈度为7度，大桥按地震烈度7度设置抗震设防措施。

(5)通航水位：本区域范围内无通航要求。

(6)设计水位：采用50 a一遇极端高潮位2.33 m (85国家高程)。

(7)结构计算按50 a一遇水位加上50 a一遇H1%波浪作用进行设计。

(8)桥面最大纵坡：3%；最小纵坡：5‰。

(9)桥面横坡：2.0%。

3 建设条件

(1)工程地理位置：位于海南省琼海市博鳌镇，距镇中心约8 000 m。

(2)地形、地貌：从区域地质构造上来看，本工程属于万泉河下游地区。工程区域自陆域到-10 m等深线，水下坡度较陡；-10 m以外以细沙和珊瑚细屑为主，坡度变缓。

(3)工程地质条件：场区范围内中等风化花岗岩层全区均匀分布，埋深较浅，属较硬岩，岩体较破碎，工程特性较好。

(4)场地地震效应：本区基本烈度定为七度，场地土类型为中软场地土，为Ⅱ类场地。

(5)气温：全年平均气温在20℃以上，平均降水量约1 766 mm，平均风速2.7 m/s，平均相对湿度达86%，本区地处海南岛东北沿海，属台风重灾区。

(6)潮汐：本海区处于由不正规半日潮混合潮型向不正规全日潮的过渡区域，半日潮型叠加，表现为大潮日1 d内一次高潮一次低潮。

4 方案设计

4.1 景观整体设计

优美的环境让人快乐，任何一个优美的环境都无法容纳一座丑陋的桥梁。一座桥梁不仅在空间上是立体的，而且在美感上也是立体的。一座桥至少可以给人呈现出三种美景效果：远景看线形、桥下看墩柱、桥上看栏杆。

结合地域情况、人文环境、实际功能，本区块平面整体设计为展翅高翔的传统吉祥鸟——仙鹤。邮轮停靠点似仙鹤的头部，人工岛似仙鹤的两翼，连线桥梁似仙鹤的腿部。桥梁平面线型自然流畅，整体呈现“S”型，从远端平视、高空俯视，大桥蜿蜒伸展，体现了大桥优美的线条，人在桥上行走可从不同角度观赏海景，达到“步移景换”的美学效果。桥跨布置为：3×(3×26 m)+(30 m+3×35 m)+ 2×(4×35 m)+ (3×35 m+30 m)=784 m，见图1。

图1 桥梁总体平面图

4.2 上部结构设计

4.2.1 钢-混结合梁

钢—混结合梁具有如下优点：可充分利用混凝土和钢材两种不同材料的结构力学性能，可有效降低结构自重，减小下部结构工程量；施工时无需临时支架，吊装重量轻，施工速度快；材料耐久性能好，可持续性能强。

本方案建议采用等高度钢—混结合梁断面方案。断面形式见图2。

图2 叠合梁断面(单位：mm)

(1)箱梁顶宽12.0 m，底宽为6.0 m，悬臂宽为2.5 m，斜腹板比例为500：1 550。

(2)顶板厚度为25～40 mm，底板厚度为14～20 mm，腹板厚度为14～20 mm。

(3)混凝土桥面板厚度为0.22～0.45 m。

(4)钢材采用Q345qD，桥面板高性能混凝土标号为C50，桥面板内无预应力钢绞线。

本工程所属区域交通不便，陆上运输条件不足，而且本工程总体线型为“S”型，近海区域水深约3 m，因而建议采用船运、整体吊装的施工方案。

4.2.2 预应力混凝土梁

预应力混凝土箱梁具备如下优点：箱梁截面抗扭刚度大、受力特性好，适用于体内、体内与体外预应力相结合或体外预应力技术，可以采用现浇、预制拼装等施工方法。

本工程桥梁宽度小，景观要求高，宜采用整箱断面。断面形式见图3。

(1)箱梁顶宽12.0 m，底宽为6.0 m，悬臂宽为2.5 m，斜腹板比例为500：1 550，

图3 预应力混凝土梁断面(单位：mm)

(2)顶板厚度为250～400 mm，底板厚度为250～400 mm，腹板厚度为400～550 mm，

(3)桥面板采用高性能混凝土标号为C50。

本工程总体“S”型曲线平面布置复杂，节段重量大，因而选用筑岛、支架逐跨现浇的施工方案。

4.2.3 上部结构综合比较

综上所述，对两种桥梁结构形式进行对比分析，见表1。

表1 上部结构形式对比

经上述分析，本工程建议采用钢—混结合梁方案。

4.3 下部结构设计

本工程整体平面造型为轻盈、简捷、蜿蜒伸展的“S”型曲线，桥墩立柱设计可根据平面线形的走向采用简捷、挺拔的双立柱设计。双立柱设计可结合区域内欧式设计风格，在柱头设计上采用经典罗马柱造型，两立柱间系梁通过复合圆弧线设计有如欧式门廊。视线从两排排列有序的罗马柱之间穿过，有如通过古典长廊进入魔幻的神殿。具体立柱横断面见图4。

桩基、立柱在进行结构受力计算时，除需按一般结构计算考虑外，还需考虑由于海浪潮汐变化引起的波浪力及水流力。

4.4 耐久性设计

结构耐久性设计首先应从结构材料本身入手，采取基本措施对结构材料进行改良，从根本上加强结构防腐性能，随后在施工过程中采取合理的施工工艺对混凝土开裂、钢结构焊缝等防腐死角进行处理，最后采用附加措施来加强结构构件防腐性能。

图4 立柱横断面图(单位：mm)

根据本工程区域范围内水文地质勘探资料，参照《混凝土结构耐久性设计规范》，将本工程环境作用等级定为C至F级。分级结果见表2。

表2 环境作用等级划分

4.4.1 混凝土防腐措施

根据本工程所处的地理位置、环境作用等级，结合以往工程项目的经验，参考部分标准规范，本工程建议采用综合防腐措施，见表3。

表3 钢筋混凝土结构防腐方案

4.4.2 钢主梁防腐措施

依据本工程区域环境，结合以往国内外类似跨海桥梁防腐措施，本工程建议采用长效防腐复合涂层体系，涂层组成见表4。

表4 钢结构防腐涂装设计方案

4.4.3 其它

桥梁支座承受着桥梁上部结构的交变载荷，起承上启下作用。支座耐久性设计主要需从选材、防护体系和结构设计三方面考虑。本工程建议采用船用耐蚀铸钢ZG20Mn作为支座主体材料，表面防护体系采用热喷涂锌铝合金+重防腐涂料。

另外，在桥梁的正常运营阶阶段，可注重防腐健康监测来寻求最佳措施调整营运和维修策略，使结构构件在寿命期内正常使用。

5 结语

近海景观桥梁设计除需考虑内陆河流桥梁设计边界条件的限制外，还需考虑特殊的海洋环境因素。施工的便利性，经济合理性，美感欣赏性等均为内陆河流桥梁设计边界条件，除此之外，海洋环境的强腐蚀性、潮汐作用的随动性、海洋岸线的边际性是近海桥梁设计的独特影响因素。本工程经过多方面比选，完成了近海景观桥梁方案设计，为进一步进行跨海桥梁设计积累了宝贵的工程经验。

U442.5

B

1009-7716(2015)08-0074-03

2015-05-14

成永强(1980-)，男，山西太谷人，工程师，从事桥梁设计工作。