三门湾蛇蟠大桥的桥梁方案比选分析

三门湾蛇蟠大桥的桥梁方案比选分析

刘永吉

重庆钢铁集团设计院有限公司，重庆400080

摘 要：结合工程实例,分析三门湾大桥的桥型方案比选，单索面斜拉桥方案桥面视野开阔，景观效果较好，与本桥位的平坦水面相得益彰。对工程的整体实施效果具有指导作用。

关键词:三门湾蛇蟠大桥、斜拉桥、刚构桥、方案比选

一、工程概况

蛇蟠水道位于三门县城东20km，南北介于大陆岸滩与蛇蟠岛之间。呈东西向，西通旗门港、正屿港和海游港，东至八分嘴头北端，通猫头水道。桥位处水面开阔，宽2380m，水深大于5m深槽的宽度为1640m，最大水深10m，多年来基本稳定。

悬索桥主塔挺拔造型宏伟，主缆悬垂线条柔美，桥型刚柔并济，深受各方喜爱。悬索桥按其主缆锚固形式可分为地锚式和自锚式两大类。

由于桥址处地质条件差，基岩埋深在80～100m左右，软弱土厚度大，因此如若采用悬索桥方案，锚碇及其基础规模庞大，工程造价高，施工难度大，因此，对于本项目而言，地锚式悬索桥结构是不适宜的。

采用自锚式悬索桥可解决锚锭问题，但其施工需先梁后索，即桥梁先要施工主梁，主梁的施工需设置庞大的临时结构措施，主梁施工工期长，施工期内对通航影响大，且大幅增加单位造价。因此，本桥不建议采用自锚式悬索桥方案。

斜拉桥方案主塔高耸气势宏伟，拉索刚劲有力，桥型充满力量感，往往一桥一景，具有良好的景观效果。斜拉桥主塔目前常见斜拉桥的塔形主要有H形、钻石形、A形和倒Y形，而单索面桥梁一般采用柱形。

施工技术已经相当完善、成熟，且该种桥型的工程造价相对于同等跨度的悬索桥、拱桥，工程造价低，其上部结构施工可采用悬臂施工，施工方便。认为斜拉桥方案是着重考虑的桥型方案。

连续梁、连续刚构桥作为基本桥型之一，广泛运用于中等跨径桥梁，桥型简洁、刚度大、造价经济。高墩梁桥一般采用连续刚构桥型，结构刚度更好、施工方便、节约主墩大型支座。低墩梁桥一般采用连续梁，中墩设动支座释放温度力。本桥位桥墩较高，比选方案采用连续刚构方案。

拱桥这一古老的桥型由于其结构受力的合理性，一直以来在大跨度桥梁建设中占有不可或缺的地位。拱桥桥型变化多样，千姿百态，为各种桥型之冠。本桥位采用拱桥跨径达到300m左右，并且地质条件差，限制了本桥位适宜的拱桥桥型只能为中承式拱桥。拱桥方案不再作同深度比较。

二、方案一-(118+256+118)m单索面斜拉桥

(1)总体布置

主桥为（118+256+118）m三跨双塔单索面预应力混凝土梁斜拉桥，全长492m。采用中央索面的斜拉桥方案，有效地利用桥面中央2.5m净宽(包括防撞护栏为3.5m)的中央分隔带。

(2)结构设计

1）上部结构

主梁为倒梯形展翅箱梁，单箱三室结构，箱顶全宽32m，箱梁底宽13m，悬臂长3.5m，设双向2%横坡，主梁高3.5m,主梁高跨比1：73.14，宽跨比1：8。箱顶面设2％横坡。主梁采用C55混凝土。纵横向预应力均采用高强度低松弛钢绞线，竖向预应力采用精轧螺纹粗钢筋。

2）斜拉索

斜拉桥索面数通常应根据景观设计，桥梁总体布置，桥梁结构具体形式来确定。

本桥斜拉索扇形索面布置，主塔两侧各分布16对，横向同一编号布置2根拉索，全桥共64对128根。本桥跨度不大，斜拉索索长和索自身重量均不大，故本桥推荐使用平行高强钢丝斜拉索。

3）主塔基础

主塔为钢筋混凝土结构，主塔全高99.5m。桥面以上塔柱为单柱，高68m，横桥向宽为3.5m，纵桥向长为6.5m，塔柱横向壁厚1.3m，纵向壁厚索锚固处0.55m，锚固区以下因受力需要渐变至0.85m。主塔墩采用抗推刚度小的双薄壁墩，以适应上部结构的变形。双薄壁墩壁厚根据计算比较，采用最有利的壁厚，即1.5m壁宽14m。塔柱截面四周切角，纵向塔壁设景观槽。

方案三-(80+2×145+80)m连续刚构方案

(1)总体布置

根据双孔孔单向通航要求，主跨取145m，边跨取80m，边中跨比为0.552。在结构合理的前提下缩小边跨跨径，进而减小边跨现浇段支架规模。桥跨布置为80+2×145+80＝450m，三个主墩与主梁固接，边墩上设支座。

(2)结构设计

1）主梁

单幅桥采用单箱单室变高度预应力混凝土箱梁，全宽16.25m，根部底板宽6.0m，翼缘宽4.25m；根部梁高8.5m，为跨径的1/17.06，跨中梁高3.2m，为跨径的1/45.3，两截面之间按按1.6次抛物线变化；根部断面顶板厚0.6m、底板厚1.2m、腹板厚1.25m，跨中断面顶板厚0.28m、底板厚0.3m、腹板厚0.5m。箱梁顶面设2％横坡。主梁采用C50混凝土。

2）下部结构

下部结构主墩采用矩形双薄壁实心墩，每肢横桥向宽度6.0m，顺桥向宽度1.5m，双肢中心距5m，采用C50混凝土。边墩采用花瓶形墙式墩，底面尺寸为5.6×2.5m，采用C40混凝土。

四、主桥方案比选

针对蛇潘水道大桥的特点，对双塔单索面斜拉桥、四跨连续刚构桥两个方案进行经济、技术比选，如下表所示。

五、结论

经综合比选，蛇潘水道大桥景观需求高，并且为三门湾最大跨径桥梁，是本项目的重点工程，因此牺牲一些经济性，而选择景观效果突出的双塔单索面斜拉桥是适宜的。单索面斜拉桥方案桥面视野开阔，构造线形流畅、舒展，整体造型雄伟但又不失柔美，与开阔相对平坦的水面相得益彰。因此确定采用(118+256+118)m双塔单索面斜拉桥为主桥推荐桥型。

参考文献：

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