方衛(wèi)國，夏 至，朱純海，施霄飛

(江蘇中設(shè)集團股份有限公司 無錫市 214072)

1 工程概況

塘前路橋位于江陰市澄江街道，起點位于通江南路，終點位于環(huán)城西路，跨越錫澄運河，位于杏春橋南側(cè)，塘前路橋工程全長約456.896m，道路等級為城市次干路，道路紅線寬度為33m。

本項目的實施進一步拉大城市框架，優(yōu)化城市空間布局，提高城市空間利用效率，突出城市地域特色，推進江陰錫澄運河區(qū)域由交通樞紐城市向有實力、有活力、有競爭力區(qū)域性中心城市轉(zhuǎn)變。

2 橋梁總體方案構(gòu)思

橋梁設(shè)計以功能性為主，注重性價比，充分考慮工程造價和后期維護成本，造型風格遵循適用、經(jīng)濟、美觀、綠色的總體原則。城市景觀橋梁應充分挖掘地域歷史文化內(nèi)涵，體現(xiàn)橋梁的時代性、藝術(shù)性和力學美。

塘前路橋地處江陰歷史風貌景觀區(qū)，作為江陰城市名片的重要節(jié)點，其設(shè)計定位從以下兩方面考慮：

(1)景觀定位：歷史沉淀、人文底蘊。

(2)功能性定位：按規(guī)劃要點要求無縫對接區(qū)域道路，滿足防洪要求，考慮橋下預留通道的需求。

2.1 設(shè)計控制條件

(1)與規(guī)劃道路交叉口銜接，規(guī)劃路網(wǎng)標高控制。西側(cè)與通江路交叉口控制標高5.4m，東側(cè)與環(huán)城西路交叉口控制標高4.2m，錫澄運河至通江路交叉口距離約180m，至環(huán)城西路交叉口距離約120m。

(2)錫澄運河河口規(guī)劃寬度62m，規(guī)劃為旅游航道，參考限制性Ⅶ級航道通航標準，常水位標高為1.971m，凈高要求不小于3.5m，凈寬要求不小于18m。

(3)預留橋底通道—運河公園綠道，同時公園綠道可兼做防汛通道。運河公園綠道凈寬按5m設(shè)計，凈高按2.5m控制。

(4)橋梁縱斷面、橫斷面布置需滿足行人及非機動車上下橋的需求，縱坡不大于2.5%。

2.2 總體布置

本著滿足行洪要求，充分考慮該處設(shè)計控制條件，并結(jié)合橋梁景觀效果及與兩端交叉口的銜接，橋梁跨徑按(35+50+35)m布置。

橋梁范圍內(nèi)縱斷面由i=2.35%和i=-2.11%的兩段縱坡相接，i=2.35%坡長189m，i=-2.11%坡長267.896m，豎曲線類型為凸型豎曲線(圖2)。

2.3 方案構(gòu)思

錫澄運河的歷史源遠流長，橋梁的景觀設(shè)計也需要融入運河的文化元素，以形成真正的橋梁與周邊環(huán)境的融合。錫澄運河船來船往，交通繁忙。其中，古代運河船身具有一定的造型特點，綜合考慮中國古代船身元素，構(gòu)思了以“古船河韻”為主題的橋梁方案，以呼應源遠的中國古典文化，以及璀璨的運河文化。

“古船”的弧形船身造型運用于橋梁造型設(shè)計當中，可獲得張力感極強的橋梁方案，最大程度地取得橋梁與江陰水鄉(xiāng)地區(qū)的人文與環(huán)境景觀協(xié)調(diào)。

根據(jù)方案的景觀構(gòu)思，結(jié)合橋位處現(xiàn)場設(shè)計控制條件，本橋采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土混合梁設(shè)計更能凸顯結(jié)構(gòu)景觀造型，但由于本項目限額設(shè)計要求的造價控制，設(shè)計最終選定預應力混凝土拱形連續(xù)剛構(gòu)橋方案。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

拱形連續(xù)梁橋是一種帶V形支撐的連續(xù)梁橋,具有結(jié)構(gòu)新穎、受力合理、造價經(jīng)濟等特點。拱形連續(xù)梁，其本質(zhì)是屬于連續(xù)梁體系，它是借鑒拱橋的造型，通過將變截面連續(xù)梁的根部厚度進行加高，再通過調(diào)整梁底線形，使梁底面形成一個拱形結(jié)構(gòu)，其受力特性與V形支撐連續(xù)梁一致，梁底面曲線可以是懸鏈線、拋物線，小跨結(jié)構(gòu)還可以設(shè)計為圓曲線。

本項目橋梁結(jié)構(gòu)方案采用(35+50+35)m的預應力混凝土拱形連續(xù)剛構(gòu)橋。梁底面曲線采用圓曲線，拱形連續(xù)剛構(gòu)的矢跨比為1/9.4。

橋梁標準橫斷面為3.0m(人行道)+4.0m(非機動車道)+2.0m(側(cè)分帶)+15.0m(機動車道)+2.0m(側(cè)分帶)+4.0m(非機動車道)+3.0m(人行道)=33m。見圖6。

3.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

為滿足橋梁景觀造型效果，主梁采用倒梯形斷面(船型斷面)，單箱三室結(jié)構(gòu)，跨中梁高180cm，主墩處承臺頂面至梁頂高760cm，主梁梁底采用圓曲線。主梁邊腹板斜率隨梁高變化，邊腹板表面為空間曲面，考慮空間曲面結(jié)構(gòu)受力復雜，適當加厚邊腹板尺寸，邊腹板厚度取35cm。中腹板厚度55～90cm，頂?shù)装搴穸?8cm，單幅箱梁頂板寬度1650cm，箱梁及V腿底寬取600cm。

主墩墩頂梁高180cm，腹板厚度55～75cm，頂?shù)装搴穸?8cm，箱梁頂板寬度1650cm，箱梁底寬取1405.6cm，邊腹板斜率不變。

V腿采用實心梯形斷面，V腿與主墩交界處斷面高約150cm，與主梁交界處斷面高約180cm，V腿高度隨主梁梁底曲線變化。見圖10。

主梁縱向預應力采用12～15Φs15.2規(guī)格的鋼絞線束。橋面板采用3Φs15.2規(guī)格的鋼絞線束。由于本橋矢跨比較小，V腿配置15Φs15.2規(guī)格的鋼絞線束，以改善V腿應力狀態(tài)。

上部結(jié)構(gòu)混凝土用量指標1.24m3/m2,預應力鋼束用量指標51kg/m2，普通鋼筋用量指標228kg/m2。

3.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

V腿下橫梁采用梯形斷面(船型墩)，梯形斷面頂寬100cm，作為預留平臺可供設(shè)置造型雕塑，梯形斷面底寬500cm，高240cm；V腿下橫梁橫橋向?qū)?000cm。為保證橋梁景觀效果，V腿下橫梁底面設(shè)置在常水位下方10cm左右。

鑒于本橋采用剛構(gòu)體系，承臺采用高樁承臺，以減小基礎(chǔ)剛度，降低結(jié)構(gòu)溫度應力。為減小阻水面積，承臺設(shè)計為圓端形。承臺平面尺寸為11×7.3m，承臺厚為2.5m。主墩基礎(chǔ)采用雙排鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為1.5m。

橋臺采用薄壁式橋臺，基礎(chǔ)為雙排鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為1.2m。

3.3 結(jié)構(gòu)計算分析

3.3.1總體結(jié)構(gòu)計算分析

總體縱向計算采用空間桿系結(jié)構(gòu)驗算，根據(jù)橋梁施工流程劃分計算階段。并按A類預應力構(gòu)件對主梁在施工階段、使用階段進行抗裂、應力、承載能力驗算。

結(jié)構(gòu)分析采用橋梁空間有限元計算程序Midas Civil，結(jié)構(gòu)采用空間梁單元模擬，上部結(jié)構(gòu)72單元，斜腿24單元，承臺6單元，樁基240單元。

計算模型及邊界條件如圖13。

結(jié)構(gòu)主要計算結(jié)果如圖14。

頻遇效應組合作用下，結(jié)構(gòu)正截面最大拉應力為0.4MPa<0.7ftk=1.855MPa；最大主拉應力為0.8MPa<0.5ftk=1.325MPa。準永久效應組合作用下，主梁不出現(xiàn)拉應力，主梁抗裂驗算滿足規(guī)范要求。

由圖15和圖16可知，承載能力極限狀態(tài)下主梁的正截面抗彎強度和斜截面抗剪強度均滿足規(guī)范要求。

3.3.2橫向框架模型計算分析

橫向框架模型取1m節(jié)段計算，結(jié)構(gòu)采用梁單元模擬，模型共96個單元。

橋面板最大拉應力為0.74MPa<0.7ftk=1.855MPa；橋面板最大主拉應力為0.13MPa<0.5ftk=1.325MPa，橋面板抗裂驗算滿足規(guī)范要求。橋面板最大壓應力為10.7MPa<0.5fck=16.2MPa，橋面板持久狀況下混凝土的應力驗算滿足要求。由圖19可知，橋面板承載能力極限狀態(tài)驗算滿足規(guī)范要求。

根據(jù)橫向框架計算模型分析結(jié)果，進行邊腹板的截面驗算和裂縫驗算，如表1和表2所示，計算結(jié)果表明邊腹板的截面驗算均滿足規(guī)范要求。

表1 邊腹板承載能力驗算

表2 邊腹板裂縫驗算

4 施工方案

上部結(jié)構(gòu)采用支架分塊現(xiàn)澆施工方案。拱形連續(xù)剛構(gòu)橋為多次超靜定結(jié)構(gòu)，不宜一次性整體澆注。由于本橋為規(guī)劃旅游航道，具備滿堂支架施工條件，通過節(jié)段分塊澆注，可以減小由于收縮徐變引起的次內(nèi)力，從而改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。

5 結(jié)語

塘前路橋選用拱形連續(xù)剛構(gòu)橋作為城市文化的載體，同時上部結(jié)構(gòu)斷面創(chuàng)新性的采用船型斷面，在國內(nèi)同類橋梁中尚屬首次。通過精心構(gòu)思和設(shè)計，將其塑造成為一座地標性建筑，充分反映區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和歷史文化底蘊。

系統(tǒng)梳理了塘前路橋的總體方案設(shè)計構(gòu)思和結(jié)構(gòu)設(shè)計特色，希望能為城市景觀橋梁設(shè)計提供有益的思路，同時也為今后類似橋梁的設(shè)計提供一定的借鑒。