任清順，張胡芝，夏東旭，甘嵐

（四川西南交大土木工程設(shè)計有限公司，成都 610031）

1 項目背景

通濟橋位于成都市天府新區(qū)華陽鎮(zhèn)，橫跨府河，是連接府河?xùn)|西片區(qū)的重要交通要道。該橋是原橋被洪水沖垮后的新建橋梁，原橋為7孔實腹式石拱橋，橋?qū)?0 m，又名中興橋，修建于清朝道光五年（1825年），是川西歷史文物古橋，于2010年遭遇罕見洪水主橋墩被沖垮，兩岸交通繞行較遠，嚴重阻礙了交通。

在延續(xù)原橋歷史人文內(nèi)涵的前提下，為適應(yīng)新時代發(fā)展需求，新建通濟橋采用單孔下承式系桿拱橋（見圖1），主跨為148 m，橋?qū)?0 m。設(shè)計洪水頻率為200 a一遇[1]。

圖1 成橋?qū)嵕皥D

2 主要技術(shù)標準

1）道路等級：城市次干道。

2）設(shè)計時速：30 km。

3）設(shè)計活載：城-A級。

4）橋面布置：橋?qū)?0 m，雙向4車道+非機動車道+人行道。

5）橋下通航標準：Ⅵ級航道，單孔雙向凈空尺度為50 m（底寬）×43 m（頂寬）×6 m（凈高）。

6）設(shè)計洪水頻率：P=0.5%，對應(yīng)的設(shè)計洪水位為476.90 m。

7）結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期：100 a。

8）地震動峰值加速度：0.10g；場地特征值周期：0.45 s。

3 場地條件

通濟橋位于華陽街道辦錦江社區(qū)西，橫跨府河，呈東西走向。橋位處地貌單元為成都平原岷江水系一級階地，地形平坦、開闊。

場地位于成都市，屬亞熱帶季風型氣候，風向以北稍微偏東的風向為主導(dǎo)，風速常年平均值為1.2 m/s，年雨量主要集中在7~8月份，全年平均降雨量處于900~1 000 mm。

橋位處錦江河道現(xiàn)狀寬度約85 m，規(guī)劃河道寬120 m，往雙流岸偏移，河道上下游均為規(guī)則的河堤。錦江此段常水位高程為472.79 m，設(shè)計洪水頻率為200 a一遇時，洪水位高程為476.90 m。航道為Ⅵ級航道，而且由于橋位斜跨河道，經(jīng)通航論證，采用一跨過河的方式進行橋型設(shè)計。通常主孔跨度首先要滿足橋下通航要求，還要考慮主墩防船撞的安全[2]。因此，受場地條件控制，本橋主橋跨度為148 m。

綜合考慮橋位處特殊的歷史人文環(huán)境，結(jié)合新時代下人們對美好建筑的向往，秉承繼往開來的人文精神，橋型選用單孔下承式系桿拱橋，景觀上保留原橋的拱形，結(jié)構(gòu)造型簡約、流暢，剛?cè)岵€優(yōu)美，寓意該橋成為聯(lián)結(jié)新舊時代的交通紐帶和人文歷史的傳承。

4 橋梁總體設(shè)計

橋梁總體設(shè)計按照安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟和美觀的原則進行[3]。

4.1 線路平縱設(shè)計

根據(jù)場地規(guī)劃線路中線，結(jié)合道路交叉口現(xiàn)狀和通航要求，線路與河道呈斜交25°布置。

規(guī)劃線路寬度為30 m，主橋考慮行人和非機動車過橋，橋?qū)捲O(shè)計為30 m，引橋受兩側(cè)既有建筑物控制，橋?qū)捲O(shè)計為19 m。

受橋下通航因素以及兩岸引道橋下通行凈空限制，全橋線路縱坡均采用6%，橋下通航凈高按6 m設(shè)置，以滿足200 a一遇最高洪水位通航要求。全橋總長331.44 m，其中，主橋全長262.44 m，主橋采用一跨過河的下承式系桿拱橋方案，引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋方案。主橋人行道和非機動車道于主橋兩端接緩梯道下地，不經(jīng)過引橋，為增大底層道路空間利用率，引橋橋墩為獨柱式Y(jié)形墩。

4.2 橫斷面設(shè)計

主橋橋梁全寬30 m，橋梁橫向斷面布置為：兩側(cè)各布置3.5 m寬人行道、2.0 m寬吊桿保護區(qū)及2.0 m寬停車帶，車行道寬14 m雙向通行，橋面設(shè)1.5%的“人”字橫坡，如圖2所示。引橋橋?qū)?9 m，路幅布置為0.5 m防撞墻+2 m停車帶+14 m車行道+2 m停車帶+0.5 m防撞墻。

圖2 主橋橫斷面圖（單位：cm）

4.3 主拱圈方案比選

根據(jù)既定的全鋼系桿拱橋方案，梁體采用鋼梁，結(jié)合業(yè)主的景觀需求，在同等跨徑、橋?qū)挷贾孟?，對拱圈進行方案比選。設(shè)計2種不同的主拱方案，如圖3、圖4所示。

圖3 箱型截面鋼拱圈方案

圖4 鋼管桁架拱圈方案

圖3 所示箱型截面鋼拱圈受力明確，線條簡單大氣，涂裝紅色，顯得活潑有朝氣。實際工程中使用較多。施工技術(shù)成熟，難度相對較低，施工工期短，造價相對較低。

圖4 所示鋼管桁架拱肋由多根細鋼管通過連接構(gòu)件相連形成桁架式拱肋，其造型新穎，線條多樣。但是拱肋各構(gòu)件受力較復(fù)雜，局部失穩(wěn)等問題較多，且2片拱肋之間不能設(shè)置橫承，整體受力較差。拱肋結(jié)構(gòu)對施工工藝要求較高，工期較長，造價較高。

通過比選，最終選擇圖3所示鋼箱矩形截面主拱方案作為實施設(shè)計方案。

4.4 橋跨布置

新建通濟橋橋梁全長331.44 m，是孔跨布置為2×28.5 m+148 m+28.5 m+28.94 m的下承式系桿拱橋，與河道斜交布置，受橋位處通航及行洪控制，主橋跨徑為148 m。東、西兩岸引橋分別為2×28.5 m和28.5 m+28.94 m的兩跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。橋型布置如圖5所示。

圖5 橋型布置圖(單位：cm）

4.5 主橋主要結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.5.1 加勁梁設(shè)計

加勁梁按縱、橫梁結(jié)構(gòu)體系鋼梁設(shè)計，梁長152.9 m，高2.5 m，局部拱粱結(jié)合段處高度采用線性過渡至3.5 m。2片箱型主縱梁左右間距為21 m，橫梁縱向按3.0 m間距布置；主縱梁寬度為2 m。橫梁設(shè)計為“工”字形截面，腹板厚14 mm，下翼緣板厚度16～18 mm，頂板為橋面板。端部拱梁結(jié)合段處橫梁采用單箱雙室箱型截面，用以保證結(jié)構(gòu)的整體性能。主梁施工方法為工廠制造節(jié)段，現(xiàn)場拼裝施工，采用的縱橫向節(jié)段劃分的方式有效地解決了施工現(xiàn)場的運輸和拼裝問題[4]。

4.5.2 鋼箱拱肋設(shè)計

左右拱肋平行布置，橫向間距為21 m；拱肋采用懸鏈線線型設(shè)計，拱軸系數(shù)為1.5，計算跨度148 m，矢高37 m，矢跨比為1∶4。拱肋結(jié)構(gòu)按箱型截面設(shè)計，橫向2.0 m，等寬，截面高度由拱頂?shù)?.0 m漸變至拱腳的3.5 m，截面厚度系數(shù)為n=0.274 090 43。橫向兩拱肋間沿縱向按間距33.0 m，共布置3道橫撐，橫撐為單箱單室截面，頂、底板及腹板鋼板厚度均為16 mm。采用節(jié)段預(yù)制拼裝施工，最大節(jié)段長度為41 m，吊裝質(zhì)量為76.65 t。

4.5.3 系桿設(shè)計

橫橋向在拱肋對應(yīng)位置均設(shè)4束可更換式環(huán)氧涂層型鋼絞線成品系桿。單根索體均采用直徑為15.20 mm，抗拉強度為1 860 MPa的鋼絞線，每根索體由37根鋼絞線外套PE（聚乙烯）組成，每根鋼絞線均噴涂環(huán)氧涂層。每根系桿公稱截面面積為5 143 mm2，破斷力為9 570 kN，安全系數(shù)均大于2.5。系桿采用可更換式錨具體系直接錨固于拱粱結(jié)合段后隔板處。

系桿采用分次張拉工藝施工，與主拱加載程序相匹配，其作用為平衡拱肋恒載推力，提高結(jié)構(gòu)受力安全儲備。

4.5.4 吊索設(shè)計

本橋共包含15對吊索，縱向布置間距為9.0 m。吊索采用噴涂型環(huán)氧鋼絞線束，每根吊索由19根標準抗拉強度為1 860 MPa的φs15.20 mm噴涂型環(huán)氧鋼絞線組成，公稱截面面積2 641 mm2，破斷力為4 915 kN，采用擠壓型錨具。吊索兩端均采用銷鉸式分別與主梁和拱肋連接，張拉端位于梁頂處。

4.6 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

主橋承臺采用整體式承臺，下部設(shè)12根直徑為1.8 m的鉆孔樁，按嵌巖樁設(shè)計。主橋下部結(jié)構(gòu)采用蓋梁柱式墩。

交界墩為墩柱+蓋梁形式，蓋梁為矩形截面，3個間距10.5 m、直徑2.5 m的墩柱與蓋梁連接，基礎(chǔ)為樁基。

4.7 主橋夜景照明設(shè)計

主橋主拱圈采用紅色，寓意原橋豐富的歷史人文特色，夜景照明通過橋面燈光點綴烘托出主拱肋、主梁及吊桿等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)合時空及色彩，對橋梁景觀效果進行深層次展現(xiàn)，將全橋主拱肋優(yōu)美的曲線線條呈現(xiàn)出來，簡潔的燈光點綴，同時，賦予橋梁結(jié)構(gòu)一定的現(xiàn)代化氣息，使得主橋結(jié)構(gòu)與周圍環(huán)境融為一體，整體協(xié)調(diào)統(tǒng)一。通濟橋主橋夜景照明效果如圖6所示。

圖6 通濟橋主橋夜景照明效果

5 結(jié)語

通濟橋大橋設(shè)計過程中，本著結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟、美觀的設(shè)計原則，兼顧結(jié)構(gòu)技術(shù)和人文藝術(shù)，延續(xù)原橋特定的歷史人文特色，結(jié)合現(xiàn)代化城市橋梁特色，景觀造型上保留原橋拱形，結(jié)構(gòu)線條簡潔流暢，剛?cè)岵?，在確保結(jié)構(gòu)安全可靠的交通功能前提下，實現(xiàn)了人文歷史的傳承。大橋的建成通車，不僅為洪水泛濫的錦江府河段兩岸交通提供了便利，也為天府新區(qū)的區(qū)域建設(shè)增加了一道靚麗的城市風景。大橋已于2015年8月建成通車。