浅谈广州猎德大桥的桥梁设计

2022-09-11

1 工程概况

猎德大桥是广州市第一座悬索桥, 其贝壳状索塔—“珠江之贝”突破了传统索塔的外观形状, 造型新颖, 具有极好的美学效果。其中, 主桥长4 8 0 m, 跨径组合为:47m+167m+219m+47m, 主跨采用2l9m的独塔、空间缆索的自锚式悬索桥。主桥设计荷载:公路-Ⅰ级;道路等级:城市Ⅰ级主干道;计算行车速度:60km/h。

大桥上部结构采用钢箱梁、混凝土箱梁、钢混凝土结合箱梁结构形式, 箱梁总体布置:47m (预应力混凝土梁锚固跨) +10.8m (预应力混凝土梁段) +364.4m (钢箱梁) +10.8m (预应力混凝土梁段) +47m (预应力混凝土梁锚固跨) =480m。

采用半漂浮结构体系, 在南北岸中墩分别设置纵向阻尼器。大桥主缆为非对称空间布置, 主跨跨度为213.8m, 垂跨比为1∶12.5, 垂度为16.74m;边跨跨度为161.8m;主跨、边跨理论散索长度分别为9.8m、10.0m。主桥全部位于同一个竖曲线内, 竖曲线半径为9800m, 按双向2.5%纵坡设计。

2 桥梁设计原则

(1) 桥梁设计总原则:安全、舒适、经济、美观、环保。 (2) 桥梁布设是根据沿线河流及水文地质情况, 结合就地取材、施工方便的原则进行方案拟定。 (3) 方案拟定及布设除考虑结构本身的合理性外, 还应注重与周围景观的协调。 (4) 注重桥梁高跨比的选择, 在无特殊要求时, 尽量采用经济跨径。 (5) 桥梁方案选择时, 应充分考虑施工场地、施工工艺及工期, 避免设计与施工脱节。

3 技术特点

3.1 空间三维曲面贝壳型塔柱设计与施工

塔高128m (其中含顶部25m的装饰段) , 横桥向最宽处56m, 纵桥向最宽处10.24m。塔柱横断面似梯形, 壁厚1m~2m。根部设12.0m实体渐变过渡段, 主要构造如图1。塔顶横梁高10m。长度最大处12.628m, 为单箱双室预应力混凝土结构, 在主鞍座对应位置设1.5m厚横隔板, 其余位置设1.0m厚横隔板, 共设4道。塔柱和横梁内部根据受力需要布置普通钢筋和顶应力钢束。同时设置环向预应力, 提高结构抗裂性能。桥塔下塔柱增设型钢以提高抗震。

由于塔身为空间三维曲面贝壳形塔柱, 主塔模板设计及加工工艺需要保证主塔外观似两个贝壳状弧形壳体相扣形状, 为达到几何尺寸精确的整体弧面钢模板, 保证塔体表面要同时具备光洁度、平滑度、精确度、防锈蚀以及企口接缝平整, 对这种空间三维曲面的模板制作来说, 只有外观成型尺寸误差极小, 才能满足相关规范的技术要求。因此模板施工要运用数控切割技术加工, 并且每一块模板形状都不一样, 不能重复使用。

3.2 三维空间缆索体系的安装与施工

猎德大桥采用空间索面的自锚式悬索桥, 除了具有一般自锚式悬索桥的结构特点外, 主缆和吊索均采用三维空间的布置形式, 可以提高结构体系的横向刚度和抗扭刚度。由于两对主缆为非对称空间索面, 而且采用三维空间线形, 立面及平面皆为抛物线, 从高处俯视两对主缆不是平行而是呈“八”字形的。此时, 索夹与鞍座的定位、主缆受力情况都和一般的平面主缆的线形计算有不一致的地方, 主缆存在竖、横、纵三向变位, 施工过程中位置会发生偏移, 最大的偏移达到两米多, 因此施工技术难度相当大。

3.3 采用透水模板布施工工艺

猎德大桥在广州首次采用了先进的进口透水模板布施工工艺。在立模之前先把这种透水模板布贴在模板上面, 不需要再使用任何的脱模剂或其它油剂, 使排水排气的效果发挥得更好, 方便脱模, 还能保证混凝土外表密实度、平滑度, 增加混凝土的耐久性。这种透水模板布只要没有破损就可以反复多次使用, 它质地柔软, 对模板的形状基本没有限制, 施工的环境条件和其他要求都不变。

4 结语

猎德大桥主桥为独塔双索面空间自锚式悬索桥, 大桥贝壳状三维曲面塔身造型独特, 主跨跨径219m, 位居同类桥型排名在世界第二以及全国第一。猎德大桥系统工程南起海珠区江海大道与新光快速路接顺, 向北沿江海大道高架桥跨越新港路、双塔路、阅江路后接猎德大桥跨越珠江、临江大道, 在猎德大道下地后以隧道形式下穿花城大道至天河区金穗路以南止, 线路全长约4.3公里。

摘要：猎德大桥是广州市第一座悬索桥。大桥上部结构采用钢箱梁、混凝土箱梁、钢混凝土结合箱梁结构形式, 采用半漂浮结构体系, 在南北岸中墩设置纵向阻尼器。重点从塔柱设计、空间缆索体系设计及主塔模板设计方面介绍猎德大桥的设计和构思。

关键词：猎德大桥,组合梁桥,贝壳形塔柱,空间缆索