趙佳男，曲 慧，夏 洪

[1.同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司，上海市 200092；2.湖北建科國際工程有限公司惠州分公司，廣東 惠州 516002]

1 工程概況

鵝城大橋主線橋梁全長1 119.5 m，位于廣東省惠州市隆生大橋下游0.9 km，東江大橋上游1.3 km，距下游新開河與東江匯流口約0.5 km，距下游惠州東江水利樞紐約16 km。主橋長460 m，北引橋長240 m，南引橋長419.5 m。鵝城大橋設(shè)計在惠州市城市總體規(guī)劃、“豐”字交通主框架總體布局規(guī)劃的指導(dǎo)下完成。鵝城大橋作為一座加密橋梁，功能定位為兼具交通和凸顯景觀功能的城市主干路橋梁。主線采用雙向6 車道，設(shè)計速度為50 km/h，主橋兩側(cè)分別設(shè)置3 m 非機動車道和2 m 人行道。

大橋所處東江河段，在天然節(jié)點及人工護岸等條件下，該河段河槽平面位置基本穩(wěn)定，東側(cè)為現(xiàn)狀航道水域，西側(cè)為未來擴容航道水域，橋址區(qū)河段水位平穩(wěn)，常水位為11.5 m，現(xiàn)狀河床底標高約0.025 m，水深最深為11.475 m。

東江在鵝城大橋段規(guī)劃為內(nèi)河Ⅲ級航道，單通航孔布置，采用單孔雙向通航。單個通航孔凈寬尺度Bm≥145，通航凈高Hm≥10 m，最高設(shè)計通航水位17.16 m，最低設(shè)計通航水位9.24 m。通航孔代表船型為1 000 t 級貨船，同時按照提升一級設(shè)防，通航孔兩側(cè)橋墩按照不低于2 000 t 級船舶撞擊力進行設(shè)計。其余水中橋墩根據(jù)水深能夠通行的船舶進行設(shè)防，所有水中墩均布置防船撞裝置。

大橋設(shè)計基本風(fēng)速W1 作用U10= 28.9 m/s，W2作用U10= 34.5 m/s。橋址區(qū)工程地質(zhì)場地穩(wěn)定，新構(gòu)造運動較弱，全新活動斷裂未進入橋位?；鶐r為微風(fēng)化泥質(zhì)砂礫巖，埋深在50 m 以下,上層為中風(fēng)化泥質(zhì)砂礫巖，中風(fēng)化層中存在反復(fù)夾層，為全風(fēng)化泥質(zhì)砂礫巖，河槽內(nèi)覆蓋層主要為粉質(zhì)黏土、粗砂、圓礫、卵石。地震基本烈度為6 度, 地震基本加速度峰值為0.05g，場地類別為II 類，抗震設(shè)防分類為甲類，采用基于性能的兩水準，兩階段減隔震設(shè)計方法，E1 地震作用重現(xiàn)期為475 a，E2 地震作用重現(xiàn)期為2 000 a。

2 主橋景觀設(shè)計特點

主橋方案以東江之“水”、惠州之“鵝”為主要元素進行演繹設(shè)計。空間拱肋和中心塔整體感觀優(yōu)美簡潔，細部構(gòu)造刻畫傳神，再配合放射性拉開的吊桿索面，形象地勾勒出天鵝曼妙的身姿。

主橋方案造型呼應(yīng)了“鵝城”的千年美稱。拱肋將天鵝雙翼的美麗形態(tài)凝固下來，富有張力的造型呈現(xiàn)出一種蓄勢待發(fā)的靜態(tài)美和一種平衡的力量感?？臻g拱肋之間通過陣列有序的風(fēng)撐桿件相連，配合以散射布置的吊桿，在精細雕刻天鵝翅膀形態(tài)的同時，進一步增強了全橋的層次感。

景觀視點方面，橋位處水域開闊，具有多角度良好的景觀視野，可以全方位展現(xiàn)橋梁方案的不同立面形態(tài)。橋梁建成后將成為區(qū)域重要的景觀建筑。

遠眺，由橋塔和拱肋勾勒出的天鵝造型，猶如兩只美麗的天鵝在東江上曲頸游曳，在寧靜的江面上，姿態(tài)輕盈優(yōu)美，為東江增添了獨特的美麗情調(diào)。

近觀，由空間拱肋和風(fēng)撐描畫出的天鵝羽毛潔白如雪，為山水優(yōu)美的惠州增加了生機與活力。天鵝的造型使橋塔簡潔現(xiàn)代，富有動態(tài)感，展現(xiàn)了惠州和諧的生態(tài)環(huán)境。圖1 為鵝城大橋效果圖。

圖1 鵝城大橋景觀效果圖

3 橋長及橋跨跨徑布置

橋梁跨徑布置應(yīng)根據(jù)橋梁建設(shè)條件和功能景觀需求合理確定。橋墩位置和橋梁跨徑布置需要考慮現(xiàn)狀河床斷面情況和堤壩環(huán)境，滿足防洪水利影響、水上航道等級要求及周邊道路要求。同時，在結(jié)構(gòu)受力合理、滿足自身功能的前提下，還要考慮橋面的舒適性、橋梁景觀性、橋梁跨度的經(jīng)濟性等多因素[1-2]。

3.1 通航孔位置需滿足“巷道效應(yīng)”影響

由于主橋橋位上下游1 km 范圍內(nèi)均有現(xiàn)狀橋梁，考慮本橋位新建橋梁后，與上下游兩座橋梁將一起形成“巷道效應(yīng)”，為了保障通航條件的順暢和安全，橋梁采用單孔雙向通航方案，并與上下游橋梁通航孔對應(yīng)布置。

首先，要保證鵝城大橋主橋的通航孔與上游隆生大橋（40 m+185 m+40 m 中承式系桿拱橋）的通航孔對應(yīng)布置，因此確定了主橋中墩的布置位置；其次，橋位下游的東江大橋為多孔上承式拱橋（7 孔凈跨75 m），考慮船舶通行時航道的順暢，需要開辟東江大橋第二孔為通航孔，滿足通航條件。

3.2 主跨跨徑需滿足東江III 級航道要求

鵝城大橋橋軸線法線方向與水流流向交角為4°，設(shè)單孔雙向通航，通航凈寬不小于145 m，橋梁通航凈空尺度滿足III 級航道要求。為遠期航道發(fā)展和船舶航運預(yù)留提升空間，與航道部門最終確定本次主橋單跨基本跨徑為180 m，并留兩個主跨為180 m的通航孔。東側(cè)180 m 橋跨作為現(xiàn)階段使用通航孔，西側(cè)180 m 橋跨作為未來可能擴容的預(yù)留通航孔。鵝城大橋主橋通航孔布置見圖2。

圖2 鵝城大橋主橋通航孔布置示意圖

3.3 主橋剛度、結(jié)構(gòu)受力和景觀造型因素

主橋跨徑布置為50 m+180 m+180 m+50 m，在主跨180 m 兩側(cè)分別布置一個50 m 邊跨。通過計算分析，50 m 邊跨的設(shè)置，有效提高拱跨剛度約21%。由于邊跨的平衡作用，主橋180 m 拱跨總體受力更加有利，同時主橋邊跨跨徑與引橋協(xié)調(diào)統(tǒng)一，確定引橋與主橋銜接范圍基本跨徑為50 m 左右。

主橋景觀造型是本項目的一個設(shè)計亮點和重點。拱肋尾部的鋼結(jié)構(gòu)是展現(xiàn)造型方案美學(xué)創(chuàng)意的重要手段。拱肋尾部布置在50 m 邊跨范圍上，如果邊跨與主跨主梁結(jié)構(gòu)連續(xù)，那么拱肋造型更容易處理，且主橋的主梁與拱肋均采用鋼結(jié)構(gòu)，拱肋與主梁的材料質(zhì)感相同，景觀上更為順暢。

3.4 引橋跨徑布置受水利防洪和經(jīng)濟性影響

常水位下，橋位處東江河面寬度約為620 m，為盡量減少大堤內(nèi)橋墩數(shù)量，減少橋墩阻水面積，降低阻水率，盡可能縮短橋梁總體長度，節(jié)約造價。南北兩岸引橋采用多跨連續(xù)梁橋跨越兩岸大堤和江濱路：引橋基本跨徑與主橋邊跨匹配，采用基本跨徑為50 m 左右；北引橋跨徑布置為3×46.5 m+2×47.75 m；南引橋跨徑布置為51.5 m+52 m+51.5 m+3×46.5 m。南引橋大堤以外范圍，由于不受阻水率限制，綜合考慮結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性，橋梁跨徑布置為4×30 m。鵝城大橋全橋橋梁跨徑布置見圖3。

圖3 鵝城大橋縱斷及跨徑布置圖（單位：m）

4 通航孔主橋總體設(shè)計

鵝城大橋通航孔主橋跨徑布置為50 m+180 m+180 m+50 m，總長460 m，采用4 跨連續(xù)斜跨空間異型系桿拱橋方案[3-4]，橋面標準斷面寬度為45 m，邊拱腳橋面人非繞拱腳外側(cè)，橋面加寬為49.5 m。主橋標準段橋?qū)挒?5 m，橋面布置為：2 m（人行道）+3 m（非機動車道）+2.5 m（拉索區(qū)）+0.5 m（邊防撞護欄）+11.75 m（機動車道）+0.5 m（邊防撞護欄）+4.5 m（中央拱區(qū)）+0.5 m（邊防撞護欄）+11.75 m（機動車道）+0.5 m（邊防撞護欄）+2.5 m（拉索區(qū)）+3 m（非機動車道）+2 m（人行道）=45 m。

鋼梁鋼拱結(jié)構(gòu)，拱梁固結(jié)、墩梁分離體系，中間鵝塔采用鋼塔與主梁固結(jié)。全橋采用減隔震設(shè)計。鵝城大橋主橋橋型布置見圖4。

圖4 鵝城大橋主橋橋型布置圖（單位：m）

4.1 主梁設(shè)計

主梁采用正交異性鋼橋面板分離式多片梁結(jié)構(gòu)，主梁中心梁高為3.5 m；拱跨標準段采用分離式雙小邊箱+ 雙工字梁結(jié)構(gòu)，橫向采用箱型橫梁連接，頂板鏤空；梁跨標準段采用半封閉雙小邊箱結(jié)構(gòu)，采用倒T 形橫梁連接；中拱腳和邊拱腳拱梁固結(jié)區(qū)和梁跨邊支點均采用全封閉整箱結(jié)構(gòu)[5]。主梁平面布置如圖5 所示。

圖5 主梁平面布置圖（單位：m）

拱跨范圍內(nèi)，雙分離小邊箱外側(cè)腹板為斜腹板，內(nèi)側(cè)腹板采用直腹板，小邊箱頂寬為4.406 m，底寬為4.994 m，中間兩片工字梁腹板間距為3.96 m，箱型橫梁布置間距為9 m，與梁上吊索錨點相對應(yīng)，吊索錨固在小邊箱的外側(cè)斜腹板上；拱跨范圍內(nèi)，小邊箱與工字梁之間凈距為10.274 m，梁跨范圍內(nèi)兩小邊箱之間的凈距為24.5 m，倒T 形橫梁布置間距為3 m，主梁采用Q345qD 橋梁結(jié)構(gòu)鋼。主梁橫斷面布置見圖6。

圖6 主橋橫斷面布置（單位：m）

4.2 拱肋系統(tǒng)

拱肋由五大系統(tǒng)組成，包括主拱肋、副拱肋、主副拱肋之間的斜桿、兩副拱之間的曲桿以及曲桿之間的水平拉索等構(gòu)件。拱肋系統(tǒng)和鵝塔采用Q345qD橋梁結(jié)構(gòu)鋼。

主拱肋為4 根空間斜跨偏態(tài)拱肋，副拱肋為空間曲面拱肋，主副拱均采用八邊形斷面，斜桿和曲桿均采用四邊形斷面，在曲桿之間通過張拉柔性拉索來提供曲桿的面內(nèi)剛度。鵝塔采用平面曲線塔柱，鵝塔截面采用八邊形截面。

4.3 吊索

主橋共布置4 個對稱索面，每個索面布置17 根吊索，成空間放射性布置，全橋共68 根。吊索在主拱肋上為不等距布置，布置間距在2.5～8.4 m 變化；吊索在梁上為等距布置，順橋向布置間距為9 m。吊索采用7 mm 標準強度1 860 MPa 高強鍍鋅平行鋼絲吊索，最長32.906 m，最短9.874 m，規(guī)格為PES（C）7-109、PES（C）7-121 和PES（C）7-151 型高強鍍鋅平行鋼絲索體。

索梁錨固采用錨箱結(jié)構(gòu)形式，吊索錨箱錨固在主梁的邊腹板上。索拱錨固根據(jù)索力大小和拱內(nèi)錨固空間大小，分別采用錨管形式和錨梁結(jié)構(gòu)形式。錨管錨固結(jié)構(gòu)利用隔板加導(dǎo)管組合結(jié)構(gòu)，將索力通過導(dǎo)管傳遞到隔板上，最終傳遞到拱壁。錨梁錨固結(jié)構(gòu)為在拱內(nèi)設(shè)置錨梁構(gòu)造，將索力通過錨梁傳遞到拱壁。圖7 為拱上錨固構(gòu)造示意圖。

圖7 拱上錨固構(gòu)造

4.4 水平索

2 根曲桿和副拱合并節(jié)點之間，張拉2 根水平拉索，提供曲桿的面外剛度。拉索采用標準強度1 860 MPa 高強鍍鋅平行鋼絲拉索，2 根拉索長度分別為18.3 m 和16.0 m（最短），規(guī)格為PES（C）7-55型高強鍍鋅平行鋼絲索體。索體兩端采用耳板與曲桿和副拱的合并點連接。

4.5 橋墩基礎(chǔ)

主橋中墩采用雙肢薄壁花瓶墩，兩肢墩柱與頂平臺的連接處采用橢圓倒角，并結(jié)合刻槽實現(xiàn)較好的景觀效果，墩高約29.5 m。墩底下設(shè)整體矩形承臺，承臺尺寸為29 m×24 m，承臺下設(shè)30 根D2.0 m鉆孔灌注樁。主橋次邊墩采用帶橫系梁的花瓶墩，橋墩下設(shè)置啞鈴型承臺，承臺下設(shè)24 根D1.8 m 鉆孔灌注樁。主引橋過渡墩采用帶橫系梁的花瓶墩，橋墩下設(shè)置啞鈴型承臺，承臺下設(shè)12 根D1.8 m 鉆孔灌注樁。承臺均埋置在河床以下，橋墩采用C40 混凝土，樁基礎(chǔ)采用C35 水下混凝土。

5 工程技術(shù)特點及創(chuàng)新應(yīng)用

惠州市鵝城大橋景觀造型獨特，與惠州地域文化高度融合。設(shè)計過程應(yīng)用了較多新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，是惠州當?shù)鼐坝^橋梁建設(shè)的一個新的里程碑。該橋具有如下技術(shù)特點和創(chuàng)新應(yīng)用：

（1）創(chuàng)新性地采用分離式多片箱梁的新型主梁結(jié)構(gòu)，與空間斜跨偏態(tài)拱肋系統(tǒng)協(xié)同受力，拱梁之間布置空間放射性四索面，形成系桿拱橋。

（2）創(chuàng)新性地采用豎向和水平向分離的組合式支撐體系，豎向力由拉索球鋼支座承擔(dān)，水平向力由金屬三角阻尼器來承擔(dān)，滿足正常使用及地震下的位移和剛度需求。

（3）鋼主梁橋面鋪裝采用正交異性鋼橋面+超高性能混凝土輕型組合橋面結(jié)構(gòu)，基本消除鋼橋面疲勞開裂風(fēng)險，提高結(jié)構(gòu)耐久性。

（4）中墩上多排支座，采用測力支座，實時監(jiān)測多支座反力分配情況，動態(tài)監(jiān)控橋梁情況。

6 結(jié) 語

惠州市鵝城大橋的建設(shè)，是支持惠州市發(fā)展和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，是完善周邊交通建設(shè)、支持惠州市經(jīng)濟發(fā)展、支撐粵港澳大灣區(qū)城市發(fā)展的需要。大橋于2021 年11 月開工建設(shè)，預(yù)計2024 年建成。