增城大桥改造工程桥型方案构思与比选
1 项目概况
某大桥位于所在城市市中心区东北侧，是该市中心城区东北侧进出城重要通道。目前该大桥宽度仅为双向两车道，而桥两岸的道路均已改建为双向六车道，使得该桥成为所在地区的交通瓶颈，因此其改建迫在眉睫。原大桥无论是桥面宽度、设计荷载等方面均无法满足区域经济和交通发展的要求，也无法满足附近城市居民日常生活起居的正常要求。同时原大桥存在较严重的病害，虽然经过多次维修加固，但由于原桥建造标准太低，难以提高到现行技术标准，对社会经济发展和人民生命财产安全均造成严重威胁。要把该市建设成为生态型、现代化的城市，加快城区交通网络的建设是十分必要而迫切的，本项目的建设符合该市总体发展规划。
桥梁设计主要技术标准：
( 1) 道路等级: 公路一级结合城市主干道标准设计；
( 2) 计算行车速度:50 km/h；
( 3) 车道及桥宽: 按六车道设计，两侧设非机动车道、人行道，机非车道之间设绿化带；
( 4) 桥梁设计荷载标准: 公路-Ⅰ级；
( 5) 桥梁设计洪水频率: 1 /100；
( 6) 抗震设防标准: 地震动峰值加速度0．1g( 地震基本烈度7 度) ，本桥提高1 度，按8 度设防。
桥位自然条件和工程地质情况
气象及水文
增城地处南亚热带，其气候属南亚热带典型的季风海洋气候，温暖、多雨、湿润，夏长冬短，夏季长达半年之久。增城年平均气温℃，历年极端最高气温℃，极端最低气温℃。年平均最高气温℃，年平均最低气温℃。雨量充沛，分布不均，年平均降雨量毫米，其中4-9
月降雨量毫米；占全年降雨量的%。年平均相对湿度%，最小相对湿度7%。无霜期长。年平均风速米/秒，年平均雷暴日数天。
按百年一遇洪水位作为设计水位，确定本桥设计水位为米。
工程地质
根据桥位处钻探揭露，场地内埋藏地层主要有填筑土层（Qme）①杂填土；第四系冲积层（Qal）②-1粗砂、②-2粉质粘土、②-3淤泥质中砂、②-5砾砂及②-6圆砾；第四系残积层（Qel）③粉质粘土；下伏基岩为下古生界（Pz1）混合片麻岩④-1全风化混合片麻岩、④-2强风化混合片麻岩岩、④-3中风化混合片麻岩及、④-4微风化混合片麻岩。
通航条件
本桥桥位处航道技术等级为Ⅵ级。其要求双向通航孔净宽不小于40米，净高不低于6米，最高通航水位为5年一遇洪水位，即为米。
2 桥型方案构思
桥梁跨径构思
根据桥梁所在城市航道局要求，该桥所跨通航等级为Ⅵ级。桥位处河宽260m，路线中心线与水流方向交角为90°。桥下通航净高按6m 考虑，单向通航孔净宽40m。考虑一定的防撞设施及安全距离，满足通航要求最小跨径为
60m。引桥跨径布置综合考虑以上因素，并考虑施工方便、快捷，引桥采用跨径30m 的预制预应力混凝土小箱梁，先简支后桥面连续。
主桥结构形式构思
该桥所在城市有着悠久的历史文化和丰富的旅游资源，新建大桥作为城市景观桥梁，应综合考虑美观、经济、后期维护、防撞安全、施工难易、协调难易及地标建筑等因素，经过对其所在桥位地形、地貌和周边既有建筑的考察，并结合该市的规划，同时考虑航道的规划发展，分别提出1个推荐方案和3个比较方案。推荐方案采用了中承式拱桥，本次设计的4个桥梁方案概况见表1。
3 桥型方案
中承式拱桥
桥梁所跨河流上现有桥梁形式以连续梁、简支梁以及上承式拱桥为主，本方案采用中承式拱桥的造型宛如“展翅腾飞”的姿态，寓意该市的腾飞发展，希望能为旅游资源丰富的该市带来飞跃发展。作为连接中心城区东西向的重要桥梁，大桥主拱圈像两道“彩虹”横卧在河流上（如图1），更增添了整体景观效果。主跨除满足40m 宽的通航要求外，采用128m 的大跨径还能有效减少水中基础的施工。
本方案跨径布置为（1×30）m 预制小箱梁＋（36＋128＋36）m 中承式拱桥＋（1×30）m 预制小箱梁，全长，引桥采用预应力混凝土预制小箱梁。主桥采用整幅双向六车道，全幅桥宽41m，左右幅均为12m 车行道+ 拱脚区+ 人行道，中央设防撞墙。引桥采用分幅设计，左右幅路幅组成相同，设计为人行道+12m 防撞墙+ 防撞墙＝18m。
图1 中承式拱桥效果图
地锚式独塔空间扭索面斜拉桥
为避免在河道中设置桥墩，主要考虑以斜拉桥一跨通过为主，故决定采用独塔斜拉桥以及空间索面来增强结构的视觉冲击力。本桥建成后，无论是跨度还是索塔在此类桥中均属首次使用，具有较先进的技术水准和景观的独特性；以“吉祥鸽”为创意的大桥主体造型宛如展翅腾飞的姿态（如图2），寓意城市的的腾飞发展。本方案桥孔布置为（50+160 +50）m，全长；上部结构采用钢箱梁，梁身与塔身固结，塔身与锚碇之间通过系梁平衡水平力。上部为三跨等高度连续钢
箱梁，梁高，孔径布置为（50+160+50）m。主桥采用整幅双向六车道，全幅桥宽40m，左右幅均为12m 行车道+ 防撞墙+人行道，中央设锚索区及两侧各防撞墙。
图2 地锚式空间扭索面斜拉桥效果图
三跨连续刚构桥
为满足通航要求，同时减少水下基础数量，采用三跨连续刚构桥。主梁通过二次抛物线形实现截面变高，线性流畅简洁；桥墩采用双薄壁桥墩，能有效减小支点负弯矩，减少结构材料用量，且墩梁固结，成桥后支座数量少，减少后期支座养护，有效降低成本；桥梁整体造型简洁大方，视野开阔，如图3。本方案跨径布置为（1×30）m 预制小箱梁＋（36＋128＋36）m 中承式拱桥＋（1×30）m 预制小箱梁，桥梁全长。引桥采用预应力混凝土预制小箱梁。主桥采用整幅双向六车道，全幅桥宽41m，左右幅均为12m 车行道+ 拱脚区+ 人行道，中央设防撞墙。引桥采用分幅设计，左右幅路幅组成相同，设计为人行道+12m 防撞墙+ 防撞墙＝18m。
图3 三跨连续刚构桥效果图
四跨连续梁桥
根据航道部门的要求，桥位处通航等级为Ⅵ级，双向通航孔净宽40m，主跨采用60m 跨径能满足通航的要求，跨径、梁高相对较小，主梁通过二次抛物线实现截面变高，线性流畅简洁（如图4），且设计、施工技术成熟养护简易，工程造价较低。本方案跨径布置为（1×30）m 预制
小箱梁＋（40 +60 +60+40）m 连续梁＋（1×30）m 预制小箱梁，全长。主桥采用连续梁，引桥采用预应力混凝土预制小箱梁。主桥及引桥均采用分幅设计，两幅之间设有2m中央绿化带，左右幅路幅组成相同，设计为人行道+12m 车行道+ 防撞墙＝18m。
图4 四跨连续梁桥效果图
4 方案对比
该大桥四种桥型方案的方案对比见表1。
