廖蓮姣

（深圳市綜合交通設(shè)計研究院，廣東深圳 518003）

1 工程概況

深圳市的西部沙井街道與東莞南部的長安鎮(zhèn)毗鄰，隔東寶河相望。擬建的東寶河新安大橋跨越深莞市界的東寶河，直接聯(lián)系深圳市沙井街道和東莞市長安鎮(zhèn)。

總體工程全長約1.45 km，其中橋梁（主橋通航主跨156 m）總長約1.08 km，約占路線總長的74.5%。路線分為上、下行兩幅，每幅主橋路基寬度16.25 m，引橋12.75 m，兩側(cè)設(shè)7.0 m寬輔道，紅線寬度在66 m～75 m之間。該項目采用城市主干路技術(shù)標準，主線設(shè)計車速60 km/h，雙向6車道，輔道設(shè)計車速30 km/h。

2 主要技術(shù)標準

（1）道路及橋梁等級：城市主干路-I級;

（2）車道數(shù)：主線6車道（雙向）;

（3）道路紅線寬度：66～75 m;

（4）橋梁寬度:主橋2×16.25 m，引橋 2×12.75 m;

（5）計算行車速度:主線60 km/h，輔道30 km/h;

（6）最大縱坡:3.61%；

（7）橋涵設(shè)計荷載等級:城-A級；人行荷載標準值3.0 kN/m2;

（8）地震動峰值加速度：抗震設(shè)防烈度為7度，地震動峰值加速度0.1 g;

（9）基本風(fēng)壓：W0=0.9 kN/m2(1/100)；

（10）設(shè)計安全等級：一級；

（11）設(shè)計基準期：100 a；

（12）環(huán)境類別：Ⅱ類（濱海）；

（13）設(shè)計洪水頻率：1/300，洪水位（黃海高程）4.07 m；

（14）IV級正交通航（單孔）凈空：凈高不小于8.0 m，凈寬不小于90 m；

（15）最高通航水位：（黃海高程）3.34 m；

（16）道路建筑限界凈高：不小于5.0 m。

3 橋位處的建設(shè)條件

3.1 地理位置及河勢條件

擬建東寶河新安大橋橋址上游約200 m為沙井河入茅洲河干流河口，橋位兩岸建有堤防。橋位處河道主河槽寬約100 m，邊界條件控制較強。河床平均高程在-0.3 m左右；兩側(cè)灘地較寬，河道左側(cè)灘地寬20～40 m，河道右側(cè)灘地寬20～36 m。

3.2 氣象

該工程所經(jīng)過地區(qū)位于北回歸線以南，屬亞熱帶海洋性氣候，全年氣溫高，濕度大，雨量充沛，1月分份氣溫最低，7月份最熱。4～9月份雨量集中，降雨量占全年的83%。

橋址處基本風(fēng)壓900 Pa.

3.3 水文

茅洲河流域徑流主要依靠降雨補給,枯水期依靠地下水和基巖裂隙水補給。全年徑流主要集中在4～9月。根據(jù)資料分析計算，茅洲河流域多年平均徑流量為34713萬 m3，豐水年徑流量為43817萬m3，枯水年徑流量為21990萬m3。

根據(jù)計算橋址處的最高通航水位為 2.754 m（珠基起算），最低通航水位為 -1.58 m（珠基起算）。

根據(jù)《通航凈空尺度和技術(shù)要求論證研究報告》，大橋軸線的法線方向與水流方向的夾角約為31.5°，大橋軸線方向與河道的夾角約為42.5°。

3.4 地質(zhì)、場地穩(wěn)定性及適宜性評價

道路沿線內(nèi)基巖為下古生界混合巖，根據(jù)《深圳市區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖》（1∶5萬）和鉆探結(jié)果，場地范圍內(nèi)無大規(guī)模斷裂構(gòu)造帶分布。但在鉆孔QL11揭露有糜棱巖，主要表現(xiàn)為巖芯破碎、巖芯擦痕明顯、局部黃鐵礦化發(fā)育。該斷層在全新世以來未見活動性。

地質(zhì)勘察孔所涉及的深度范圍內(nèi)局部見構(gòu)造破碎帶，場地較穩(wěn)定，適宜建筑。

該場地土的類型為軟弱土，建筑場地類別為Ⅱ類，地面脈動卓越周期為0.202 s。該場地抗震設(shè)防烈度為7度，為對建筑抗震有利地段。

3.5 通航

《東寶河新安大橋新建工程通航安全評估報告書》評估主要結(jié)論如下：

（1）東寶河新安大橋工程選址合理，符合深圳市的整體規(guī)劃。

（2）東寶河新安大橋工程附近水域的通航環(huán)境比較復(fù)雜，距上游三岔河口100 m左右，且橋梁軸線與河道主流約45°夾角，因此需加大通航凈寬，該工程將橋墩建于沿岸沙灘之上，滿足船舶安全航行的要求。

（3）東寶河新安大橋工程主要通航要素的設(shè)計（水域水深、凈空高度、凈空寬度，航跡帶寬等）均滿足我國《內(nèi)河通航標準》（GB50139-2004）安全通航的要求。

3.6 500kV高壓走廊帶

電力高壓走廊與該項目線位、凈空的沖突問題，2010年6月電力部門已對現(xiàn)狀高壓電線路提高標準進行改造，并予完成。

3.7 橋位與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)

綜合考慮了上述各種自然和社會條件，橋位與東寶河兩岸的現(xiàn)狀城市主干道對接，橋位的選擇具有唯一性。

4 總體設(shè)計

4.1 平、縱線形設(shè)計

道路起于深圳沙井的新和路/松福路(在建)路口，沿現(xiàn)狀新和路往西北走向，止于現(xiàn)狀的建安路/興一路路口，全長約1.45 km。起點處：與松福路口設(shè)計的新和路中線采用R=1500 m半徑圓曲線連接；與建安路對接處：采用反向曲線連接，其中A線圓曲線半徑為1600 m，B線、C線圓曲線半徑分別為1605.875 m、1994.125 m。終點處：順接現(xiàn)狀線形，圓曲線半徑為400 m。

路線縱斷面設(shè)計：道路沿線地勢平坦，兩側(cè)用地基本已開發(fā)。道路縱斷面設(shè)計的主要控制因素有：現(xiàn)狀道路高程、沿線現(xiàn)狀相交道路凈空要求、東寶河IV級通航凈空要求、500 kV超高壓走廊安全凈空要求等。道路主線最大縱坡為3.61%，最小縱坡為0.3%，最小凹曲線半徑為1500 m，最小凸曲線半徑為4677.66 m，最小坡長為170 m。

4.2 總體工程概況

東寶河新安大橋新建工程橋梁集中分布在跨東寶河段，結(jié)合道路的選線特點，同時考慮沿線地形、地貌及周圍環(huán)境條件，橋梁設(shè)計主要分三大部分：第一部分為東寶河新安大橋主橋段，主要滿足上跨東寶河通航及規(guī)劃與現(xiàn)狀道路的通行；第二部分為東寶河新安大橋東西引橋段，主要滿足上跨規(guī)劃與現(xiàn)狀道路的通行，起到連接主橋與兩邊引道的作用；第三部分為上下橋梯道，滿足人群通行要求。全線橋梁總長度為1082.12 m，總面積為31345.08 m2。

4.3 主橋總體布置及設(shè)計

主橋橋跨布置、橋墩布設(shè)和控制高程是工程總體設(shè)計的關(guān)鍵，以通航等級、航道規(guī)劃、結(jié)構(gòu)特點、河勢條件及地質(zhì)條件為主要控制因素，同時該工程受高壓走廊帶的影響也為主控因素。

該項目橋梁按照兩市交界處城市橋梁設(shè)計，線位海拔標高較低，自然地形起伏不大，橋頭引道接線設(shè)計高程應(yīng)與現(xiàn)狀地面順接。現(xiàn)狀路面高程、規(guī)劃高程與河底地面高差約為6～7 m,為滿足橋下通航凈高要求，深圳岸主橋橋梁縱坡較大，橋位上空500 kV高壓線壓頂，不適宜采用系桿拱橋和斜拉橋方案。

（1）船舶等級、通航規(guī)劃及通航凈空：見前面的主要技術(shù)標準和橋位處建設(shè)條件。

（2）橋墩位置及橋孔布置。

主橋處橋梁軸線的法線方向與水流流向夾角約35°，距東寶河、茅洲河上游三岔河口100 m左右，通航環(huán)境比較復(fù)雜。

又因主橋橋址處的地形條件和水文條件，如果在河中設(shè)墩，不僅基礎(chǔ)造價高，施工困難，而且對航道干擾大，影響船只航行安全，也給橋梁本身安全留下隱患，航道管理部門也對該橋位提出河中不設(shè)墩而采用一孔跨越河道的要求。

因此，橋型只能選取一孔跨越河道，為滿足《內(nèi)河通航標準》（GB50139-2004）單孔正交凈跨徑不小于90 m，該橋縱軸線與最高通航水位時主流方向斜交，如墩臺軸線采用與橋梁縱軸線正交，與水流主流方向斜交角度約35°，宜增加通航孔凈寬至90/cos35°(m)?？紤]橋址處于兩河道的交匯處，主流水流方向的不確定性，并考慮結(jié)合河道規(guī)劃，減少水下基礎(chǔ)，橋跨盡可能跨越現(xiàn)狀主河道，將主墩立于現(xiàn)狀河灘上，主跨采用156m跨滿足要求，經(jīng)省水利廳和省航道局的初步認定，此跨徑可滿足防洪和通航要求，并進行了批復(fù)。主橋邊孔由跨徑組合經(jīng)濟合理性和美觀因素決定，同時考慮東莞側(cè)沿河路的布置要求和工程造價的控制，最后確定主橋跨徑為88 m+156 m+88 m。

4.4 主橋設(shè)計

主橋采用88 m+156 m+88（m）懸臂澆注變梁高波形鋼腹板連續(xù)箱梁或變梁高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)（見圖1）。

4.4.1 上部結(jié)構(gòu)

箱梁沿縱向為變高度梁，梁型為單箱單室，中支點梁高為780 cm，邊支點梁高及中跨中梁高為350 cm。主橋單幅標準箱梁（見圖2）頂面寬16.25 m，箱底寬度8.7 m，兩側(cè)懸臂長度為3.775 m，箱梁橫向采用變厚設(shè)置，頂板傾斜形成橋面單向橫坡?？缰袛嗝骓敗⒌装宸謩e厚30 cm、30 cm；在支點處頂、底板分別加厚至60 cm、160 cm，腹板為波形鋼板。連續(xù)梁中部支點設(shè)3 m中橫梁，端部設(shè)1.8 m端橫梁，梁體美觀，線型流暢。

4.4.2 下部結(jié)構(gòu)

中墩采用混凝土空心圓柱墩，墩柱外徑6 m。墩柱下接3.5 m厚承臺，橋墩基礎(chǔ)為6根直徑250 cm鉆孔灌注樁。邊墩采用3根圓柱接蓋梁式墩，橋墩墩柱截面直徑為2 m，頂部接鋼筋混凝土蓋梁結(jié)構(gòu)，蓋梁高200 cm，墩柱下接3 m厚承臺，橋墩基礎(chǔ)為6根直徑150 cm鉆孔灌注樁。

4.4.3 波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的設(shè)計

4.4.3.1 關(guān)于波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋，就是用波形鋼板置換預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁的混凝土腹板作成的箱形梁橋，其顯著特點就是用10mm左右厚的鋼板取代厚40～90mm厚的混凝土腹板，鑒于頂、底板預(yù)應(yīng)力束設(shè)置空間有限和斜彎束的需要，導(dǎo)致體外索的應(yīng)用，則是波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁的第二個特點。圖3為波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁示意圖。

4.4.3.2 波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋的力學(xué)特性

由于褶皺效應(yīng)，波形鋼腹板縱向抗壓剛度很小，在計算時忽略波形鋼腹板的縱向剛度，在豎向荷載作用下僅由頂、底板構(gòu)成抵抗矩，豎向彎曲時平面假定依然成立。圖4為橫斷面及斷面應(yīng)力分布圖。

波形鋼腹板承擔(dān)豎彎時的全部剪力，且剪應(yīng)力沿高度均勻分布。在剪切力作用下，波形鋼腹板存在剪切屈曲和剪切屈服兩種受力形式，其中剪切屈曲為波形鋼板設(shè)計檢算重點。

波形鋼腹板與頂?shù)装暹B接是波形鋼板－混凝土組合箱梁橋構(gòu)造要點，主要用于傳遞縱向剪力、橫向角隅彎矩，波形鋼板間的縱向連接不承受軸向力。圖5為波形鋼腹板屈曲破壞模式。

4.4.3.3 波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁的設(shè)計與計算

如前述，波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁的力學(xué)特性與通常的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁類似，其設(shè)計計算亦大體相同，唯應(yīng)特別關(guān)注其波形鋼腹板的剪切屈服、剪切屈曲及波形鋼板與混凝土頂、底板的連接設(shè)計計算。

4.5 引橋設(shè)計

該工程引橋主要采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)資料，以及城市的設(shè)計經(jīng)驗，標準跨徑采用30 m為模數(shù)布置，無論從景觀上還是經(jīng)濟上均較適合城市，其優(yōu)點如下：

（1）通過以往工程造價的分析比較，結(jié)果表明，30 m跨徑連續(xù)梁結(jié)構(gòu)單位造價較為便宜；

（2）城市中布置30 m跨徑連續(xù)梁結(jié)構(gòu)不僅在外形上較美觀、和諧，立柱間距不顯狹小，而且跨徑布置靈活，在城市中較適用，可基本滿足大多數(shù)情況下的布墩要求。

圖1 主橋立面總體布置圖（單位：cm）

圖2 主橋標準斷面圖（單位：cm）

圖3 波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁示意圖

圖4 應(yīng)力分布圖

圖5 波形鋼腹板屈曲破壞模式

引橋布跨如下：

東引橋左幅橋（A線）：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁；中心樁號AK0+352.44；跨徑組合：4×30 m+3×30 m+3×28.04 m。

東引橋右幅橋（A線）：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁；中心樁號AK0+361.38；跨徑組合：4×30 m+3×30 m+3×34 m。

西引橋左幅橋（B線）：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁及預(yù)應(yīng)力混凝土簡支/簡支轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁；中心樁號BK1+058.07；跨徑組合：3×30 m+2×30 m+(37+45+37)m+3×30 m+3×30 m。

西引橋右幅橋（C線）：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁及預(yù)應(yīng)力混凝土簡支/簡支轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁；中心樁號CK1+067.44；跨徑組合：3×30 m+2×30 m+(30+45+27)m+3×30 m+3×30 m。

圖6為引橋標準橫斷面圖。

圖6 引橋標準橫斷面圖（單位：cm）

5 結(jié)語

東寶河新安大橋新建工程連接深圳與東莞兩地，為跨市界的城市橋梁工程，影響因素較多，協(xié)調(diào)工作量較大，為推進項目進度，協(xié)調(diào)工程進度做了大量工作。該工程計劃2013年開工，2015年建成通車。