趙斌

【摘? ? 要】：針對(duì)新建構(gòu)筑物受既有建筑制約以及景觀協(xié)調(diào)等難題，以實(shí)際工程為例，提出采用異形特種橋梁及明溝暗河化等設(shè)計(jì)思路，較好地解決了老城區(qū)新建橋涵的線位問(wèn)題，拓展了城市用地。

【關(guān)鍵詞】：大斜度斜橋；裝飾橋塔；無(wú)梁板橋；明溝暗河化；異形特種橋梁

【中圖分類號(hào)】：U442.5【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號(hào)】：1008-3197（2023）03-70-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.021

Design Points and Key Technologies of New Bridges in Old Urban Areas

ZHAO Bin

（Inner Mongolia Autonomous Region Erdos Urban Construction Investment Group Co. LTD.，Ordos 017200，China）

【Abstract】：In view of new structures restricted by existing buildings and landscape coordination， based on the actual project， this paper proposes some design ideas， such as using special-shaped bridges and transforming open gullies into hidden rivers， which solves the problem of the alignment of the new bridges and culverts in the old city better and expands the urban land use.

【Key words】：high-angle inclined bridge; decorative pylon; no girder slab bridge; open gullies turn into hidden rivers; special-shaped bridges

受老城區(qū)既有構(gòu)筑物的空間布局、建筑風(fēng)格等制約，城市更新過(guò)程中土地資源、建設(shè)難度及景觀不協(xié)調(diào)等問(wèn)題逐步凸顯。本文以實(shí)際工程為例，對(duì)老城區(qū)新建交通基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)確保線位、突出景觀及拓展建設(shè)用地的解決方案進(jìn)行了探討。

1 工程概況

烏蘭橋建設(shè)工程橋涵部分主要由塔哈拉川大橋、烏蘭蘇木圖溝箱涵以及塔哈路橋組成。見(jiàn)圖1。

塔哈拉川大橋、烏蘭蘇木圖溝箱涵位于主線上，道路性質(zhì)為城市主干道；主線全長(zhǎng)1 572 m，其中烏蘭蘇木圖溝箱涵總長(zhǎng)為849 m，塔哈拉川大橋全長(zhǎng)277.7 m，剩余部分為路基。

2 塔哈拉川大橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 主橋

主橋上跨塔哈拉川，橋梁中心線與河道中心線夾角為45°，交叉位置河道上口垂直寬度130 m。塔哈拉川黃河內(nèi)蒙古段右岸的一級(jí)支流，總面積為261 km?，河長(zhǎng)32.8 km，河底比降為7‰；河床由以黃土、沙壤土為主，局部可見(jiàn)砂礫質(zhì)。經(jīng)河道整治，橋位處現(xiàn)狀塔哈拉川河道分為兩部分，其中較寬水域蓄水造景；較窄水域作為泄洪使用，中間設(shè)置隔水墻。見(jiàn)圖2。

1）景觀造型方案。大橋所在準(zhǔn)格爾旗是我國(guó)重要的煤炭基地，設(shè)計(jì)方案提取火炬造型加以提升變形：以鋼為骨，集束生成，旋轉(zhuǎn)升騰，象征著城市日新月異，人民生活蒸蒸日上；華燈初上，主塔徐徐而亮，五色斑斕，結(jié)合燈光動(dòng)畫，整個(gè)夜景舞動(dòng)炫彩。

2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主體受力結(jié)構(gòu)為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑布置為28 m+70 m +70 m +28 m，同時(shí)布置火炬造型的裝飾橋塔及扇形拉索體系；橋塔與主梁分別設(shè)計(jì)，為保證拉索張緊，給予拉索初張力，與主梁懸臂板上的預(yù)埋下錨點(diǎn)裝置連接牢固。

主梁邊中跨徑比0.4。結(jié)構(gòu)中支點(diǎn)高度為5.5 m，高跨比1/12.73；邊支點(diǎn)梁高2.5 m，中跨跨中梁高2.5 m，高跨比1/28，梁底面線為二次拋物線線形。全橋中支點(diǎn)、邊支點(diǎn)處均設(shè)置橫梁，邊墩橫梁寬1.5 m；中墩橫梁寬3 m。主梁橫斷面分幅設(shè)置，單幅為單箱三室直腹板斷面，箱梁頂板寬22.25 m，底板寬15.25 m；箱梁兩側(cè)懸臂板長(zhǎng)度均為3.5 m，懸臂板端部厚度20 cm，根部厚度60 cm；橋塔附近的懸臂板長(zhǎng)度調(diào)整為2 m。箱梁頂板厚度取值為30 cm；底板厚度由跨中的28 cm按二次拋物線漸至距中墩分跨線4 m處的50 cm；腹板標(biāo)準(zhǔn)厚度為50 cm，支點(diǎn)附近因抗剪扭的需要調(diào)整為70 cm，漸變段長(zhǎng)度為360 cm。主梁采用單向預(yù)應(yīng)力布置，僅布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，不設(shè)置豎向及橫向預(yù)應(yīng)力。縱向預(yù)應(yīng)力設(shè)置包括了腹板預(yù)應(yīng)力鋼束、頂板負(fù)彎矩區(qū)加強(qiáng)鋼束、底板正彎矩區(qū)加強(qiáng)鋼束三類；腹板束和底板束均為12股，頂板束除中墩為15股外，其余均為12股。見(jiàn)圖3。

主橋?yàn)榇蠼嵌刃睒?，斜度達(dá)到了45°，橋梁下部結(jié)構(gòu)斜橋布置。主墩采用實(shí)體柱形式，每幅橋各設(shè)置一個(gè)墩柱，斷面呈菱形，以適應(yīng)水流方向和景觀造型。兩主墩的中間設(shè)置橋塔，塔柱和主墩沿著河流方向順行設(shè)置?；A(chǔ)為多排鉆孔灌注樁上設(shè)承臺(tái)型式。矩形承臺(tái)，橫橋向?yàn)?8.5 m，順橋向垂直長(zhǎng)為10.1 m，厚度為4 m，承臺(tái)頂面高程設(shè)置于河床以下，保證枯水位時(shí)不露出。樁基直徑為?1.5 m，平行布置，每墩共計(jì)33根鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)52 m，按摩擦樁進(jìn)行設(shè)計(jì)。

主橋采用滿堂支架法施工，因橋梁總長(zhǎng)為196 m，超過(guò)了鋼束一次張拉最大長(zhǎng)度的常規(guī)限定值，故在兩邊跨次中墩附近各設(shè)置了1道施工縫，單根鋼束采用兩端張拉的最大長(zhǎng)度達(dá)到了153.5 m。

3）裝飾橋塔及拉索設(shè)計(jì)。裝飾性橋塔結(jié)構(gòu)由混凝土段、鋼-混組合段及鋼塔段3部分組成?；炷炼胃?.0 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為變截面的圓形截面，截面直徑由根部的6 m漸變到頂部的4.58 m；鋼-混組合段高4.0 m，其中3 m順接混凝土段，1 m順接鋼塔段；鋼塔塔高38.0 m，直徑2.0 m，鋼板采用厚度為20 mm的Q345D鋼材；鋼-鋼塔箱內(nèi)設(shè)置錨固拉索的吊耳，在吊耳相應(yīng)位置處設(shè)置塔內(nèi)橫隔板，鋼塔塔內(nèi)設(shè)置通長(zhǎng)縱向加勁肋。

拉索索體采用鋼絞線整束擠壓式索體，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa，規(guī)格為3根?15.2mm鋼絞線，即GJ15-3；采用環(huán)氧噴涂PE護(hù)套鋼絞線纏包，熱擠HDPE后噴涂聚脲，索體外徑?52 mm，拉索的公稱破斷索力為781 kN；錨固端位于鋼塔內(nèi)，張拉端位于主梁懸臂板下錨固點(diǎn)處。拉索采用扇形布置，豎向間距1.5 m，順橋向間距7.0 m，全橋共布置36根。

4）抗震設(shè)計(jì)。擬建工程場(chǎng)地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗薛家灣鎮(zhèn)，根據(jù)GB 18306—2015《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，抗震設(shè)防烈度為7度，基本地震動(dòng)峰值加速度為0.1g，Ⅱ類場(chǎng)地，基本地震動(dòng)峰值加速度反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。

橋墩柱高度較小，但上部結(jié)構(gòu)體量較大；抗震計(jì)算結(jié)果表明延性抗震體系難以通過(guò)，故采用了減隔震體系。對(duì)速度鎖定支座、摩擦擺支座以及高阻尼支座這3種常用的減隔震支座，從地震內(nèi)力、位移、造價(jià)、耐久性等方面等進(jìn)行了較全方位的比較，最終選擇了摩擦擺支座。設(shè)計(jì)采用空間有限元軟件進(jìn)行地震響應(yīng)分析，計(jì)算結(jié)果表明：連接墩是否采用摩擦擺支座影響較小，即連接墩的支座選取可以與中墩不一致；若要確保E1地震作用下固定支座不剪斷，則固定墩采用的薄壁片墩需要加厚且配筋需增加。

根據(jù)上述結(jié)果，設(shè)計(jì)將連接墩支座調(diào)整為普通盆式支座，降低了工程造價(jià)；經(jīng)研究，確認(rèn)E1地震作用下固定支座可剪斷，剪斷力的大小由結(jié)構(gòu)靜力狀態(tài)下的水平力乘以安全系數(shù)得到。在E1及E2地震發(fā)生時(shí)，固定摩擦擺插銷剪斷，開(kāi)始滑動(dòng)，全橋縱橋向沿著摩擦擺擺動(dòng)，通過(guò)擺動(dòng)和摩擦消耗地震能量，減小了下部結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)。

2.2 引橋

引橋修筑范圍為79.74 m，布置在主橋北側(cè)，主要連接主橋和烏蘭蘇木圖溝箱涵；同時(shí)在引橋位置，塔哈拉川大橋和塔哈拉路橋平交；因十字斜交以及道路渠化交通的需要，導(dǎo)致引橋平面形狀非常復(fù)雜。見(jiàn)圖4。

綜合國(guó)內(nèi)類似平交路口橋梁的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)[1～4]，本引橋采用了無(wú)梁板橋方案，主要因?yàn)闊o(wú)論以主路中心線，還是塔哈拉路中心線進(jìn)行跨徑布置，均存在一個(gè)方向梁橋跨中與另外一個(gè)方向梁橋端橫梁相接的情況，受力模式不明確且需要設(shè)置伸縮縫，伸縮縫兩側(cè)變形不一致，容易導(dǎo)致橋面破損；采用無(wú)梁板橋方案則避免了上述問(wèn)題。無(wú)梁板橋在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛，對(duì)平面異形適應(yīng)性強(qiáng)，受力性能及耐久性俱佳。

本橋無(wú)梁板梁高1 m，采用實(shí)心板結(jié)構(gòu)并設(shè)置2 m懸臂，懸臂板端部厚度18 cm，根部厚度45 cm。下部為樁結(jié)柱結(jié)構(gòu)，樁基直徑為1.5 m，墩柱直徑為1.2 m，為了布置抗震擋，頂部設(shè)置了1 m厚度的矩形蓋梁；墩柱平面位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件分散布置，確保各支點(diǎn)相互間距最大不超過(guò)15 m。結(jié)構(gòu)計(jì)算采用Midas/Civil，分別建立了空間板單元模型及梁格模型，二者結(jié)果吻合較好。

3 烏蘭蘇木圖溝箱涵設(shè)計(jì)要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

烏蘭蘇木圖溝在邦浪色太溝東側(cè)，是塔哈拉川左岸一級(jí)支流；全河流域面積為21.4 km?，河長(zhǎng)10.03 km，天然河道平均比降15‰；城區(qū)范圍從河口向上游延伸達(dá)3 km，隨著水土保持措施的相繼實(shí)施，該溝植被覆蓋率已達(dá)到50%以上?，F(xiàn)狀烏蘭蘇木圖溝兩側(cè)道路較窄，不滿足遠(yuǎn)期交通量需求且無(wú)拓寬條件。

在溝渠上加蓋，新建箱涵，將城市明溝轉(zhuǎn)為地下暗河。箱涵總長(zhǎng)為849.074 m，為單箱三室結(jié)構(gòu)，凈高3.5～4.0 m、寬21.9 m，頂?shù)赘拱搴穸染鶠?.6 m，箱室凈寬6.5 m，順橋向節(jié)段長(zhǎng)度為15～20 m。為布置各類市政管線，箱涵最小覆土深度按1.0 m取值。

排洪暗河普遍存在通風(fēng)、防臭、清淤[5]等問(wèn)題，通過(guò)在烏蘭蘇木圖溝上游修筑沉淀池及圍欄的方式，過(guò)濾掉較大體積的雜物，盡量減少流入箱涵的沉積物；通過(guò)與雨水井相連的通氣孔，保持箱涵與外界的通風(fēng)；通過(guò)設(shè)置縱向間距約300 m的清淤掉頭門洞，方便后續(xù)的清淤工作；通過(guò)制定詳細(xì)的通風(fēng)、照明及清淤操作規(guī)程，將清淤工作標(biāo)準(zhǔn)化、流程化，最大限度避免事故發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

烏蘭橋項(xiàng)目位于準(zhǔn)格爾旗已建成城區(qū)，存在著周邊建筑密集，景觀風(fēng)格較難協(xié)調(diào)、線位調(diào)整空間小、交通用地欠缺等諸多問(wèn)題，實(shí)施難度較大。為解決上述問(wèn)題，提出了線位優(yōu)先、突出景觀及向溝渠拓展用地等設(shè)計(jì)原則并通過(guò)大斜度大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁、景觀裝飾塔索結(jié)構(gòu)、平面異形整體板及明溝暗河化等手段成功實(shí)現(xiàn)。

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