方正东，张浩

（1.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.交通节能环保技术交通运输行业研发中心，安徽 合肥 230088）

1 工程概况

引江济淮自南向北划分为引江济巢、江淮沟通、江水北送三大工程段落。本项目位于引江济淮兆河段，兆西河通江Ⅰ级航道是贯彻落实交通强国战略的重要项目，引江济淮兆河Ⅰ级航道桥梁通航净高不小于22m，航道底宽为90m，底标高为-0.2m。

2 总体设计

主桥为单跨下承式钢箱提篮系杆拱桥，跨径布置为190m。主桥全宽14.8m，桥面布置为：2.5m（人行道）+1.75m（拉索区）+0.5m（防撞护栏）+9.0m（行车道）+0.5m（防撞护栏）+1.75m（拉索区）+2.5m（人行道）=18.5m。拱圈及主纵梁均采用钢箱结构；桥面系采用组合式桥面板，沥青混凝土桥面铺装；下部结构采用承台+群桩基础。

图1 姥山桥主桥桥型布置图（单位：cm）

图2 姥山桥效果图

2 结构设计

2.1 拱肋设计

主拱为两片钢箱拱，单片拱肋整体倾斜布置，内倾角度为6.5°（与铅垂面夹角）。拱肋中心跨径为187.2m，立面矢高为37.4m。肋拱轴线在拱肋所在平面内采用悬链线，悬链线拱轴系数m=1.3。

拱肋截面采用矩形截面。宽1.5m，高2.0m，腹板伸出顶底板各30mm，通过不同板厚来适应不同区域的受力要求，顶底板厚度为18mm～28mm，腹板厚度为18mm～32mm，拱肋纵向加劲肋采用板式加劲，间距为500mm，厚度为18mm和20mm。横向隔板与拱轴线垂直，板厚为14mm。吊杆处设横隔板，横隔板板厚为20mm。拱肋在拱轴线所在平面内设置预拱度。拱肋与钢系梁连接处采用整体节点板，板厚为32mm。

2.2 桥面系设计

主桥钢箱梁由两个主纵梁、横梁和桥面板组成。为适应拱脚处整体式节点板设置需要，主纵梁为平行四边形布置，腹板与底板夹角为83.5°。纵梁腹板间距1.5m，梁高2.0m。

图3 机动车桥面系

横梁间距3.6m，每7.2m设置一组斜向的吊杆，吊杆与水平线夹角均为66°。横向两道主纵梁间布置1道小纵梁，小纵梁顶宽0.65m，底宽0.44m，梁高0.8m。主梁端横梁高2.064～2.168m，顺桥向长3m。

桥面板为钢筋混凝土板，采用分块预制，板间现浇湿接缝连接，横向分为两块预制，桥面板厚度为26cm。预制板采用C50混凝土，现浇湿接缝采用C50微膨胀混凝土。预制桥面板必须存放6个月以上方可安装，以减少混凝土收缩徐变对结构带来的不利影响。

2.3 吊杆设计

本设计吊杆要求具有可更换性。吊杆采用Φ15.2-7钢绞线整束挤压式吊杆体系。吊杆索直接承受来自组合梁的恒载及汽车、人群等活载，是下承式拱桥传力链中的重要一环。本桥吊杆沿桥轴水平向吊点（对向一组吊杆设计交点位于梁底面）标准中心距为7.2m。吊杆采用钢绞线整束挤压式拉索体系，HDPE护套索体，上下端均采用销铰式锚固。

3 施工方案

本桥施工方法推荐采用先梁后拱支架施工方法。具体施工流程如下：

①施工下部结构，主桥两侧设置节段临时存放场地及节段提升、拼焊工作站；

②全桥范围内除中跨预留临时通航孔道外全部设置钢管导梁基础，架设贝雷片构成施工平台（临时通航孔净空应结合通航安全评估报告并根据主管部门要求确定）；

③搭设支架，所有支架要求牢固，必须通过120%超载预压以满足施工要求；

④逐节吊装拼焊钢系梁节段、钢横梁；

⑤搭设用于安装拱肋及风撑的支架、汽车吊配和拼焊拱肋；

⑥逐节吊装拱圈、风撑，精确调整线性后焊接成型；

⑦同步安装锚索，拆除拱肋支架；

⑧准确测量吊杆长度，下料、穿索，对称收紧各吊杆；

⑨在吊杆厂家技术人员现场指导下张拉吊杆，并实测系梁、拱肋挠度变化与理论值校核；

⑩从中间往两端对称安装预制桥面板，预制桥面板存梁期要求不小于6个月；

⑪拆除临时支架,浇筑桥面板湿接缝；

⑫张拉柔性系杆；

⑬施工桥面铺装及桥梁附属设施；

⑭荷载试验，成桥通车。

4 结构计算

在全桥总体结构分析中考虑拱肋、系梁、桥面系、吊杆共同作用，计算恒载、活载、风荷载、温度荷载作用下产生的荷载效应。根据施工步骤进行施工及运营阶段模拟分析，按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）对施工阶段及成桥阶段进行各种荷载组合计算。

4.1 静力计算

4.1.1 计算模型

本桥的总体静力分析采用空间杆系有限元模型进行分析。计算软件采用MIDAS完成。

桥面系采用纵横梁模型。吊杆、系杆采用桁架单元模拟，拱肋、采用梁单元进行模拟，计算模型如图4所示。

图4 计算模型

4.1.2 计算结果

在持久设计状况基本组合下，主拱的最大压应力为168.9MPa，发生在拱肋四分点位置附近；最大拉应力为138.1MPa，发生在系梁四分点位置。主拱肋及系梁受力较为均匀，均小于Q345qD钢材的设计应力270MPa。

图5 拱圈应力包络图

图6 钢纵梁应力包络图

图7 钢纵梁应力包络图

在持久设计状况基本组合下横梁及小纵梁的最大压应力为152.3MPa，最大拉应力为167.5MPa；桥面系均小于Q345qD钢材的设计应力270MPa。

图8 一阶失稳模态图

4.2 稳定分析

按照引起主拱肋轴向压力最不利作用进行稳定性计算，所考虑的作用包括恒载（常量）、二期恒载、温度影响力（升温）和温度梯度、吊杆力、活载（使拱脚产生最大轴力的加载布置）。屈曲分析得到最小临界荷载系数为6.0，满足规范要求。

5 结论

本文重点介绍了引江济淮兆河Ⅰ级航道姥山桥设计和施工方案。该桥结构形式为190m下承式钢箱提篮网状吊杆系杆拱桥。采用双倍网状吊杆，使拱肋截面更为纤细，减小结构自重，通过对网状吊杆结构的静力及稳定分析，可为同类桥型设计提供参考，是安徽省内网状吊杆结构的进一步尝试。