海口特大桥桥型方案研究

王淑妹1袁安华2

1.福建农林大学交通与土木工程学院福建福州350002;2.福州市规划设计研究院福建福州350003

摘要：本文根据福清市海口镇龙江的地形地质及通航等情况，提出三个方案，77+130+77m变截面预应力混凝土刚构桥（半幅引桥12.5米断面）；77+130+77m变截面预应力混凝土刚构桥（半幅引桥18米断面）；42+78+130m单塔双索面预应力混凝土斜拉桥。在综合考虑工程造价、施工难易、后期养护等因素的基础上，推荐77+130+77m变截面预应力混凝土刚构桥（半幅引桥12.5米断面）为最终方案。

关键词：海口；桥型方案；刚构桥；斜拉桥

1前言

海口特大桥横跨龙江，龙江发源于莆田市的瑞云山，自西向东流经莆田的大洋乡，至霞洲村进入福清市境内，龙江流域面积538km2,河长62.0km，河道平均纵坡4.0‰。

本桥主跨跨径布置主要受水利、通航影响，桥位处河道宽度约210m，通航净宽双向要求大于106m，航道基本居于河道中心。考虑边跨水中墩便于施工，结合两岸地形及基础结构宽度的影响，选用130m主跨作为双向通航跨。结合工程造价、施工难易程度、后期养护等方案综合考虑后，本阶段提出方案一：77+130+77m变截面预应力混凝土刚构桥（半幅引桥12.5米断面）、方案二：77+130+77m变截面预应力混凝土刚构桥（半幅引桥18米断面）、方案三：42+78+130m单塔双索面预应力混凝土斜拉桥进行比选。

2设计原则

结合桥梁所处的地形、地质、水文、通行等条件，原则设置如下：

（1）桥梁总体布置与周围环境协调，并兼顾沿线人民群众的出行，体现安全、经济、服务和协调原则。

（2）本桥为特大桥，路线服从桥位的选择。

（3）桥位选择与河道整治、水利规划、防洪、泄洪、环保等密切配合。合理确定桥梁长度，桥孔跨径及墩台、基础的结构型式，确保桥梁结构运营安全和经济合理。

（4）桥梁结构型式的选择按照安全、适用、经济、美观和有利环保的原则，结合路线线形、地形、地质、材料来源、材料运输、周围环境等条件综合考虑。

（5）桥长控制是在满足泄洪排水要求的前提下，综合考虑桥址处的地形、地质、台背填土高度等合理确定桥长。

3技术标准

(1)桥梁设计时速：60km/小时。

(2)设计车辆荷载：公路－I级。

(3)桥梁宽度：40米。

(4)桥面铺装：采用10cm厚沥青砼铺装+防水层+8cm厚C50砼整体化层。

(5)设计水位：100年一遇海潮水位。

(6)通航标准：龙江海口段为Ⅳ级航道，桥下通行净宽为106米（双向），净高13.75米。桥位处最高潮位频率分析5%的高水位为4.90m（根据《海口特大桥通航水位计算报告》国家海洋局第三海洋研究所），百年一遇水位为5.36米。

(7)设计安全等级：一级。

(8)桥梁设计基准期：100年

(9)桥梁环境类别：本项目位于福清湾西北岸，受海洋环境影响，桥涵耐久性设计按照Ⅲ类环境。

4桥型方案选择

方案一：70+130+70m变截面预应力混凝土刚构桥（半幅引桥12.5米断面）

1）桥跨布置

本方案桥跨布置为3×30+10×40预应力T梁+（70+130+70）变截面预应力混凝土刚构桥+12×40+3×30m预应力T梁，全桥长1330m。

2）桥梁横断面布置

本方案主桥采用箱梁断面形式，按照双幅桥设计，桥面宽度：6m人非混合道（含栏杆）+11.5机动车道+0.5m护栏+4m分隔带+11.5机动车道+0.5m护栏+6m人非混合道（含栏杆）=40m

引桥采用T梁断面形式,按照双幅桥设计，桥面宽度：0.5m护栏+11.5机动车道+0.5m护栏+4m分隔带+0.5m护栏+11.5机动车道+0.5m护栏=29m。

3）主桥结构设计

本方案主桥上部结构主梁分两幅布置，每幅采用单箱双室直腹板断面，箱梁顶板宽18m，底板宽11.5m，两侧翼缘板悬臂长3.25m，顶板厚0.28m，底板厚度由根部的0.9m变化至跨中0.3m，根部梁高7.8m，跨中梁高2.7m，腹板从跨中至根部分三段采用45cm、60cm、70cm三种厚度，箱梁高度以及箱梁底板厚度按2次抛物线变化。

下部结构主桥主墩采用钢筋混凝土双薄壁墩，壁厚1.6m，薄壁净距4.1m，横向与箱底同宽；主墩承台厚4m，平面尺寸为14×9.8m，基桩为6φ2.5m的钻孔灌注桩。主引桥过渡墩采用钢筋混凝土矩形墩，墩身横桥向宽12m，顺桥向长2.5m；承台尺寸为14×7.7×2.5m；基础为六根直径2m的钻孔灌注桩。

4）引桥结构设计

引桥上部构造为30m和40m的后张预应力混凝土T梁。30m预制T梁高2m，40m预制T梁高2.5m,半幅桥每孔布置6片T梁。

引桥桥墩均采用采用二柱式，1~2、29~30号桥墩的柱径为1.6m，桩径1.8m；另外的柱径为1.8m，桩径2m；基础为单排钻孔灌注桩。

桥台采用肋台桩基础，采用4根桩径1.2m的钻孔灌注桩。

本桥主墩采用较柔的双肢薄壁形式，最大墩高19.22m；稳定计算是其安全性的一项控制因素。设计时按施工最大双悬臂、运营状态这两种工况进行了第一类稳定计算，结果表明，满足规范要求。

方案二：70+130+70m变截面预应力混凝土刚构桥（半幅引桥18米断面）

1）桥跨布置

本方案桥跨布置为7×30+13×40预应力T梁+（70+130+70）变截面预应力混凝土刚构桥+17×40+3×30m预应力T梁，全桥长1770m。

2）桥梁横断面布置

本方案按照双幅桥设计，桥面宽度：6m人非混合道（含栏杆）+11.5机动车道+0.5m护栏+4m分割带+11.5机动车道+0.5m护栏+6m人非混合道（含栏杆）=40m

3）主桥结构设计

本方案主桥同方案一。

4）引桥结构设计

引桥上部构造为30m和40m的后张预应力混凝土T梁。30m预制T梁高2m，40m预制T梁高2.5m,半幅桥每孔布置8片T梁。

引桥桥墩均采用采用三柱式，1~16、42~43号桥墩的柱径为1.6m，桩径1.8m；另外的柱径为1.8m，桩径2m；基础为单排钻孔灌注桩。

桥台采用肋台桩基础，采用6根桩径1.2m的钻孔灌注桩。

方案三：42+78+130m单塔双索面预应力混凝土斜拉桥

1）桥跨布置

本方案桥跨布置为3×30+10×40预应力T梁+（42+78+130）单塔斜拉桥+14×40+3×30m预应力T梁，全桥长1390m。

2）桥梁横断面布置

本方案采用箱梁断面形式，按照单幅桥设计，桥面全宽3.5m人行道+3.5m非机动车道+3m分隔带+宽31.5m机动车道+3m分隔带+3.5m非机动车道+3.5m人行道=51.5m

3）结构设计

上部结构采用塔梁墩固结扇形双索面结构形式。斜拉桥主边跨比为1.66：1，主梁梁高与主跨之比为1：52，塔高与主跨比为1：2.1。

斜拉桥曲塔采用斜弯的H型全砼塔结构，类似天鹅造型，曲塔桥面以上高约61.5米。塔身横向宽度为2.5米等宽，顺桥方向桥面处宽为17.5米，向塔顶渐变为5.0米。塔身壁厚为0.8米的空箱，斜拉索锚固区采用钢横梁的锚固形式，斜拉索塔顶为固定端。

斜拉索布置为扇形双索面，曲塔斜拉桥边跨砼主梁与塔、墩固结，砼梁采用双箱双室等高度箱型截面，主跨梁高从跨中的2.65米向两侧过渡至锚固墩及主墩处的3.65米。砼箱的底宽为7.0米，两侧悬臂各为5米，中间横梁跨度为27.5米。在塔梁墩固结处，主梁内设三道横梁，横梁厚分别为1.5m和1.0m。砼箱梁顶板厚度从0.25m至0.55m，底板厚度从0.2m至1.0m，箱梁之间通过预应力砼横梁和砼桥面板形成整体。

下部结构：斜拉桥主墩与塔梁固结，曲塔通过砼梁完成与主墩的联接，因此主墩是曲塔的延伸，根据曲塔的造型，为减小主墩在水中的阻水面积，因此在主墩上开孔，增添了建筑造型。主墩下设两个相对独立承台，每个厚度为5米的承台布置24根φ1.5米钻孔桩。过渡墩为矩形实心墩，φ1.5米钻孔桩全桥共8根，并与墩身一一对应。

5方案比选

4结语

方案一：77+130+77m变截面预应力混凝土刚构桥（半幅引桥12.5米断面）施工技术难度小，养护维修工作量小，造价低，同时桥型轻盈美观，并能满足通航要求，故而作为推荐方案。本文可为类似工程项目桥型方案的选择提供有益的参考。

参考文献：

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