潘凡

[林同棪国际工程咨询（中国）有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430020]

0 引言

复兴大道跨越江汉运河现状有老G318 国道跨河桥，桥梁为公路桥梁，双向4 车道，两侧设置防撞护栏，老桥全宽15 m。

虽然现状老桥经检测满足通行要求，但是仅双向4 车道且无人行道，无法满足总体规划要求，因此对此进行方案研究，经过多次方案设计专家评审会确定桥梁总体方案，桥梁采用在G318 国道北侧设置新桥拼宽，接江汉运河桥两侧道路系统。

1 工程概况

项目西起于规划中的复兴大道西延线，向东布线，上跨规划高沙路和现状西侧堤坝路后，继续向东上跨江汉运河，而后上跨东侧现状堤坝路和规划滨江路，终点接复兴大道（原城北快速路）。设计线路按照城市快速路标准，设计速度80 km/h，路线总长700 m，含特大桥一座（344 m=75.5 m+183 m+75.5 m），为双塔斜拉景观桥。图1 为项目总图。

图1 项目总图

2 设计标准

道路等级为城市快速路；设计车速80 km/h；设计荷载为城-A 级；15 m 宽。原有老桥：2.5 m（非机动车道）+12 m（车行道）+0.5 m（防撞护栏）。

27.8 m 拼宽桥：3.15 m （拉索区）+15.5 m （车行道）+3.15 m（拉索区）+6 m（人非共板）。

3 桥梁方案设计

3.1 设计主题

荆州是一座古老文化与现代文明交相辉映的滨江城市，而荆州高新区作为国家级的高新区，正朝着打造中国绿谷的目标奋力迈进，随着城市的发展，高新区将形成环境优美、风景秀丽、地方特色和历史文化特色鲜明的国家级高新技术开发区。

精心打造城市桥梁景观，对提升城市品牌，营造荆州文化都具有十分重要的意义与作用。“桥、水、城”互相穿插、光与影的交织，凸显了城市的层次和立体感，桥梁是城市中连接岸与岸的线，其巨大的体量、固定不变的位置、相对的永久性和无法忽视的瞩目形象给社会环境带来深刻的影响。由此，桥梁不仅应表现出结构上的稳定连续及强劲力感与跨越能力，还要有美的形态与内涵，需要通过桥梁景观设计来凸显桥梁的结构美、保护桥梁主体、丰富周围环境层次，使桥梁与整体环境协调，成为区域内新的靓丽的风景。

本项目主题为：怒放，取自含苞待放的花蕾，流畅的变截面圆形桥塔，塔顶四片外倾构造如同花瓣，又似一把火炬，象征高新区和中心城区的美好未来（见图2）。

图2 立面效果图

3.2 桥型方案控制原则及边界条件

（1）桥梁控制原则

a. 本工程设计道路等级为城市快速路，技术标准高。沿线地势平坦，线形受地形、地貌限制条件较少，环境景观要求高。

b. 路线起点与主要道路相交路口为平交，交叉口通行能力要尽可能与路段通行能力相匹配，以充分发挥路网的整体通行能力, 且路线上跨高沙路、堤顶规划路、滨江路，桥下净空需满足设计要求，以保证规划路网的正常通行。

c. 线路本身对道路景观和区域环境保护的设计与处理有更高的要求。

d. 道路范围内预留的管线较多，排水、照明、燃气、电力电信等均需布置，必须处理好规划管线位置与实际建设管线综合布置设计之间的矛盾。

（2）桥梁纵断面及接线工程

a. 纵断面

纵断面设计考虑以下5 点控制因素：

第一是桥梁高程作为设计关键控制因素，在满足通行净空要求，跨越两侧规划路不小于4.5 m。

第二是满足江汉运河净空要求。

第三是满足路面排水及管线敷设需求。

第四是满足两侧接线道路规划高程要求。

第五是桥台台后填土最大高度不大于4.5 m。

本项目纵断面线形参照城市规划路网控制标高及现状路网标高，结合湖北省院的路线总体设计方案以及城北快速路的纵断面线形，以江汉运河洪水位、通航净空的要求及道路两侧地块标高作为重点考量因素，并充分考虑排水顺畅，进行路线方案纵断面设计。

本项目上跨江汉运河桥梁段设置成 “人字坡”，桥梁最大纵坡为3.1%。全线最小坡长不大于250 m，最小凸曲线半径为4 470 m，最小凹曲线半径为3 900 m。纵断面各项技术指标均满足相关规范的技术标准。

（3）平面

本项目平面线形结合路线总体设计方案，起点为复兴大道K6+700，道路向东布线，上跨规划高沙路和现状西侧堤坝路后，继续向东上跨江汉运河，而后上跨东侧现状堤坝路和规划滨江路，终点接城北快速路（目前正在施工阶段），终点桩号为K7+400（见图3）。

图3 平面布置图

本项目线路按照城市快速路标准，设计速度80 km/h，路线总长度700 m。本项目范围道路线形为一条直线。平面各项技术指标均满足相关规范的技术标准。

（4）桥梁长度的确定以及孔径的布置

a. 桥梁长度的确定

本桥桥长和主跨跨径由江汉运河河道总体和两侧规划道路控制。同时也受现状318 国道现状老桥限制。

b. 孔径布置

上部结构跨越江汉运河，采用跨径布置为75.5 m+183 m+75.5 m，全长344 m（见图4）。

近年来，城市轨道交通凭借其方便快捷、运量大、安全、准点等优势而得到广泛的发展。但城市轨道交通车辆运行过程中产生的噪声和振动，会严重影响旅客乘坐舒适性和沿途居民的生活质量。相比于刚性车轮，弹性车轮在减振降噪和降低轮轨动作用力等方面具备明显优势，所以许多发达国家已经开始在城轨车辆上使用弹性车轮。随着人们越发重视城市轨道交通的安全性，对城轨车辆使用弹性轮后在碰撞事故中的安全性进行研究是非常必要的。

图4 桥型布置图（单位：cm）

c. 桥面布置

拼宽新桥：3.15 m（拉索区）+15.5 m（车行道）+3.15 m（拉索区）+6 m（人非共板）= 27.8 m（见图5）。

图5 标准断面布置图（单位：cm）

3.3 桥型方案设计

本项目是连接高新区和中心城区的重要通道，对促进高新区发展，融入荆州市发展规划有重要意义，是高新区和荆州主城区连接的主要门户，因此需要有一个标志性景观桥作为其景观节点。

同时需要考虑原G318 老桥的协调性，因此项目前期分析各种桥型（悬索桥因为跨径限制，经济性太差本项目未予以考虑）的景观合理性。

（1）梁桥方案

梁桥能适用于该项目，但考虑到景观性略差，同时与水务部门沟通后，水务部门不建议采用该桥型，因此未最终考虑（见图6）。

图6 前期连续梁方案

（2）拱桥方案

拱桥能适用于该项目，但缆索吊施工措施费较高、难度大，同时施工期间对江汉运河通航存在一定影响，因此未能最终考虑（见图7）。

图7 前期下承式拱桥方案（单位：m）

（3）斜拉桥方案

斜拉桥能适用于该项目，能解决好新老桥景观衔接问题，景观性好，同时桥塔在引江济汉渠渠道外施工，主梁河道范围悬臂铺装将通航影响降到了最低，取得了水务部门的同意，因此最终选择了斜拉桥方案，单塔斜拉桥的经济性、施工难度和景观性略逊，如图8 所示。因此最终考虑了双塔斜拉桥方案（见图9）。

图8 前期单塔斜拉方案

图9 最终选取双塔斜拉桥桥型方案

本项目前期在方案设计阶段经过了大量的方案比选和专家评审会，最终从景观性、工程建设合理性、施工周期等多方面进行综合比较，同时根据水务部门意见和规委会意见优化桥梁桥塔造型和跨径，最终采用75.5+183+75.5 m 双塔斜拉桥作为本次的设计方案（见图10）。

图10 方案综合比选图

4 主体结构设计

4.1 主梁

主梁采用单箱多室钢箱梁结构,梁高2.0 m。钢箱梁采用Q420qD 钢材，钢箱梁沿桥纵向分成13 个节段，考虑构造因素，主梁划分为A、B、C、D、E、F 共6种类型。根据受力需要，顶板在顺桥向不同区段采用了20 mm、30 mm、60 mm 三种不同的厚度。底板包括水平底板和斜底板两部分，根据受力需要，水平底板在顺桥向不同区段采用了20 mm、30 mm、60 mm三种不同的钢板厚度。顶板下设“U”型纵肋，底板上设倒“U”型和”T”型纵肋。钢箱梁横隔板标准间距为6 m，标准段横隔板厚20 mm。横隔板上以纵、横向板式加强肋加劲，并设有过人孔。主梁与斜拉索锚固采用钢锚箱锚固。

图11 钢箱梁断面图（单位：cm）

4.2 主塔

主塔采用圆柱形构造，钢塔柱采用Q420qD 钢材高45 m（从主梁拱座顶算至塔顶），塔柱纵向从下到上共分为6 个节段，最大节段高9 m。

主塔采用外径2.6 m 圆柱形结构，顶部采用半球形封顶。主塔上斜拉索锚固采用钢锚箱结构，主塔与主梁采用固结。

图12 主塔构造图（单位：mm）

4.3 拉索

全桥共设置44 对共88 根斜拉索。斜拉索采用塔柱双索面布置，斜拉索梁端采用锚箱直接锚固于钢箱梁内边腹板上，纵向索距6.5～7 m；在塔上采用钢锚箱锚固，竖向间距2.3 m 。斜拉索单根最长约90 m，单根最大重量约6.142 t。

为了实现斜拉索的张拉及后期换索的方便，选用可实现单根张拉和单根更换的环氧涂层平行钢绞线（外包PE 护套，外层PE 护套的颜色根据景观设计确定。）作斜拉索，钢绞线强度fpk=1 770 MPa。斜拉索外包HDPE 外套管。钢绞线规格为PES.E 7-127。在斜拉索预埋管内设有内置减震器连接装置。

4.4 基座

主桥下部结构桥墩采用塔座接承台群桩基础的形式，拱座采用梯形结构，底宽7 m，顶宽5 m，高度左右分别为1.5 m 和1.732 5 m，材料采用C40 混凝土，承台采用矩形承台，承台高3 m，宽9.4 m，长28.4 m，材料采用C40 混凝土。

桩基础采用群桩基础，纵向2 排，横向1 排6 根，均采用直径2m 圆桩，材料采用C30 水下混凝土。

5 结语

本项目桥梁是一座造型独特、景观优美的桥梁，作为一座拼宽桥，他不同于常规拼宽桥，不仅能在交通功能上满足要求，同时能与周边环境相适应，作为该区域的标志性景观节点可为类似桥梁建设提供借鉴。