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市政橋梁設計的特點
本文結合四川省廣元市“澳門援建嘉陵江大橋”的設計,對市政橋梁設計中的橋梁形式的選取、橋梁跨徑的確定、橋面標高與引道的接線進行論證,總結市政橋梁設計的幾點基本經驗
關鍵詞:橋型 跨徑 橋板 防洪 通航 縱坡
1 概述
近年來,市政基礎設施建設速度較快,市政橋梁也較多。而隨著人們的欣賞水平的提高,橋梁作為城市的一部分,甚而作為一座城市的地標,不僅要承擔其交通功能,還必須肩負其景觀方面的使命。同時,市政基礎設施又是服務于城市的基礎設施,因此要盡量與周邊的功能相匹配。
下西片區的橋梁主要有皇澤大橋等四座橋梁,而東岸主城區主要的交通干道利州西路沒有橋梁跨越嘉陵江,致使車輛須繞行上下游橋梁,嚴重制約了嘉陵江西岸的開發甚至整個廣元市區的發展。
隨著國家西部大開發戰略的提出,廣元市再次迎來難得的發展機遇,而該處交通瓶頸對其發展的制約進一步顯現。為此,澳門特區政府決定援助廣元市于此處建設嘉陵江大橋。
2 大橋建設背景
廣元市唐宋時稱利州,元朝改稱廣元,位于四川盆地北部,中國地理分界線秦嶺的南麓,為川北門戶。廣元市區是整個廣元市域的交通樞紐和政治、經濟、文化中心,其經濟輻射能力遠及陜西、甘肅,是區域性商貿中心。由于歷史、自然的原因,廣元主城區主要分布于嘉陵江東岸。隨著城市的不斷擴容,嘉陵江西岸已初具規模,形成了以下西片區為代表的西部城區,而嘉陵江上連接東岸市區與
3 橋梁使用功能要求
根據《城市橋梁設計準則》1.0.3條:城市橋梁建設應符合《中華人民共和國城市規劃法》的有關規定,并應符合使用要求、交通發展和城市發展需要,按照適用、安全、經濟、美觀的原則進行設計。
本橋主要為利州西路連接嘉陵江西岸而建,有利于促進嘉陵江西岸的進一步發展。利州西路是廣元市的一條城市Ⅱ級干道,本橋建設與此匹配。
建設標準較高,荷載標準較高。
嘉陵江作為長江一級支流,同時也是廣元市域最大的水系,常年承擔廣元市對外水路運輸的使命,因此必須保證橋下通航要求。經過多方論證,厚度不均勻,易受河水沖刷,不穩定。除河水的底蝕作用外,橋位區無滑坡、塌岸、管涌等不良地質作用。
橋位區分布的嘉陵江是廣元市的水源補給河流,無污染源。地表及地嘉陵江在該段河道通航等級確定為Ⅶ級航道。
橋位處嘉陵江西岸初具規模,東岸更是城市高檔消費、休閑區,因此本橋建設必須考慮兩岸商業開發的要求。
因此,本橋的使用功能定位為考慮Ⅶ級航道通航要求并服務商業開發的交通性城市橋梁。
4 建設條件
根據《公路工程技術標準》5.0.1一般規定的要求,地質條件須達到建橋條件。
橋址處于四川盆地北部邊緣中、低山區,屬構造侵蝕單斜低山地區。微地貌為侵蝕堆積嘉陵江河谷地形。橋址上游近800米河段較順直,下游約1500米處為河流拐彎處,橋址區河谷寬闊,階地發育。東岸高階地發育,坡度5°~20°,西岸Ⅰ、Ⅱ級階地發育,地形平坦,地勢開闊。
橋址區兩岸有少量素填土地層,岸坡受洪水沖刷,現已修建河堤,穩定;河谷地層以卵石層夾砂層為主,
下水對混凝土無腐蝕性。
因此,該處橋梁建設條件較好,適宜建橋。
5 工程方案
(1)、根據《公路工程技術標準》5.0.1一般規定的要求,橋梁設計應遵循安全、適用、經濟、美觀和有利環保的原則,并考慮因地制宜、便于施工、就地取材和養護等因素。 (2)、平縱方案:
橋梁為連接嘉陵江東西兩岸,其平面與規劃一致。縱段主要考慮防洪、通航、與兩端引道的順接等要求。 1)、橋面縱坡要求
根據《城市道路設計規范》第5.2.5條非機動車車行道縱坡度宜小于2.5%。大于或等于2.5%時,應按規定限制坡長。本橋通行自行車,因此本橋最大縱坡按3.5%進行控制,坡長按150進行控制。
根據《城市道路設計規范》第5.2.6條各級道路縱坡變更處應設置豎曲線。豎曲線采用圓曲線。設計中應采用大于或等于規范中一般最小半徑
值;特殊困難時,應大于或等于極限最小半徑值。
非機動車車行道的豎曲線的最小半徑為500m 。
2)、橋梁防洪要求
根據《公路工程技術標準》5.0.2橋涵分類規定,本橋屬于大橋,又根據《公路工程技術標準》5.0.4、城市橋梁設計準則》2.0.3,橋涵設計洪水頻率應按1/100的設計洪水頻率進行設計。
3)、橋下凈空要求
根據《公路工程技術標準》5.0.6、《內河通航標準》5.2.1,并通過計算、比較,本橋河道范圍內橋面標高根據1/100洪水頻率的防洪要求進行控制。
4)、引道縱坡控制
西側橋頭位于寶成鐵路附近,標高較高,便于橋頭與之平交。同時,橋下預留橋下通道,以便于后期打通橋下通道與已有的通道形成濱河景觀道路。
因此,西側橋頭引道與既有道路平交,橋下預留通道。
東側引道縱坡控制:嘉陵江河堤防洪標準為1/50的洪水頻率,且城區建設也是基于此標準進行實施的,而本橋按1/100的洪水頻率進行控制設計,因此,東側橋頭標高高于周邊建
筑。而此處又是廣元市的商業中心之一,因此,必須盡量降低橋面標高。
(3)、橋型方案
本著在滿足使用功能、保證結構安全的前提下盡量節省投資。因此,本橋在通航孔采用較大跨徑,而在東引橋采用小跨徑,以減小結構層高度,降低橋面標高。主河道靠西側,因此主橋靠西側設置。
廣元市澳門援建嘉陵江大橋經過多次方案論證,最終采取了西側上跨濱河路,東側抬高濱河路并與之平交的路線方案,河道寬度(東西岸河堤之間)約296m ,
主橋采用40+60+60+40=200m的變截面連續箱梁,西側引橋橋下凈高能滿足要求,采用等截面2‐20m ,東側由于已形成廣元市高端商業中心。為盡可能減小對其影響,梁高盡量降低,采用5*15m的簡支空心板。
橋梁立面布置圖
6 結語
通過本橋的設計,總結如下幾點經驗,以便于同仁在今后的橋梁工程中參考:
(1)、城市橋梁需與橋梁所在地區的經濟條件相匹配。本項目在方案論證過程中,曾提出諸如鋼管拱橋、
斜拉橋等方案,總體景觀效果也較好,部門的意見,群眾也提出了很多具有但廣元市的發展程度尚未達到一定水平,因此對于景觀效果好但造價高的橋型尚不能接受。為此,最后選擇了造價較省景觀效果一般的橋梁結構,而是通過在橋梁欄桿、照明燈具等方面進行景觀效果方面的補充。
(2)、城市橋梁需充分考慮橋位地質條件。本橋橋位上游皇澤大橋采用拱橋,而本橋橋位處橋頭為后期雜填土,且深度較大,其水平抗力很小,因此本橋未采用拱橋結構。
(3)、城市橋梁需充分考慮橋梁的使用功能。為降低橋面標高,曾有相關單位提出本橋按1/50甚至更低的防洪標準進行設計,而在1/100的洪水頻率時按漫水橋考慮。但本橋處于城市干道上,其交通功能要求較高,作為城市嘉陵江兩岸的交通大動脈,本橋的建設必須具有前瞻性,因此在經過多次論證之后仍按1/100的防洪標準進行控制設計。
(4)、城市橋梁的建設必須充分考慮橋位區城市功能的需要。由于城市橋梁與公路橋梁不同,不僅要滿足交通功能,還要具有城市功能,不能過多的影響橋位周邊的城市功能區的發展。本橋在工程方案的確定上,廣泛征求了橋梁周圍商家、住戶等相關
建設性的意見和建議,項目在確定方案前也充分吸取了其合理的建議,并做出了細致的解釋。因此,本項目在實施過程中較為順利。
(5)、城市橋梁建設可在多個方面進行橋梁景觀效果的提升。由于本橋的限制條件較多,在橋型結構上,橋梁景觀的提升投資高、難度大,因此本橋的景觀主要在橋梁欄桿、照明燈具等方面提升橋梁美觀效果。
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