方案设计论文：大桥工程设计方案诌议

作者：陈晓宇 邵国琴 单位：机械工业第三设计研究院

桥型方案分析根据前述设计条件，跨越黄河的主桥孔跨布置可采用单跨、双跨、三跨或者四跨布置。结合通航条件及水中墩的布设，主跨跨径在70m～150m，这样满足功能、景观要求且结构合理的桥型方案主要有拱桥、悬索桥、斜拉桥、桁架桥和连续梁桥等。和两岸大尺度的空间环境和以及林立的高层建筑群相比，桥位处300m左右的黄河河道并不显得宽阔和突出，方案设计的重点应表现桥梁对两岸的连接以及这一连接过程的丰富表现。下面结合具体桥型展开设计构思。对于悬索桥、斜拉桥而言，由于桥位处黄河河道宽度有限，即便是不考虑经济因素，采用较大跨度一跨过河的方案，也很难有高大的桥塔和舒展的索面布置，很难表现出良好的景观效果。另外，对于距离相对较远的其他视点场，悬索桥和斜拉桥的缆索系统将不再醒目，剩下的只有塔柱和梁的侧面被关注，梁与塔由于没有缆索的连接而显的突兀。综合以上分析可以认为，斜拉桥和悬索桥在此不是一个合适的选择。拱桥也存在和上述斜拉桥、悬索桥方案类似的问题，一方面会对北岸的背景环境造成一定的干涉，另一方面，由于桥位下游不远的雁滩桥已经以其鲜艳的拱式造型给人以深刻印象，因此同在视域范围内的中心滩桥为避免桥型雷同、不宜再选择拱桥方案。桁架桥和梁桥强调水平方向的连续，强调两岸的连接，不会对背景环境造成影响，和上下游已建的中立桥和雁滩桥桥型也不冲突，是比较适合的桥型。但传统的梁桥和桁架桥由于景观效果一般，中心滩桥若采用此类桥型，需结合功能需求，注重景观效果的大幅提升。从交通需求的角度看，本次桥梁方案需同时考虑两岸滨河交通的沟通需求以及较大区域范围内中远距离快速交通过河的需求，需要同时关注通航净空、泄洪要求以及城市桥梁慢行交通系统对纵坡等诸多功能的需求。为了满足以上交通需求，往往需要设置众多的匝道和具有相当高度的梯坡道，这样的设计，不仅总的投资和占地规模大而且慢行交通系统过桥也不方便。基于以上考虑，本次方案设计经过多次优化，提出了双层桥的构思，用上层桥面配合引桥满足中远距离快速交通的过河要求，用下层桥面配合两岸滨河路完成近端机动车、非机动车和人行交通的过江要求，很好的解决了上述相关问题和矛盾。从双层桥的角度，桁架桥是比较理想的桥型。本次方案设计针对桁架桥的特点，集中精力，进行了深入的景观研究和造型优化，推出双层钢桁架连续梁方案作为唯一推荐方案，桥梁总体布置根据规划的黄河大桥桥位，结合本次方案研究的结果，工程范围北起B407＃路，南至S612＃路，全长1054．48m。高架层起迄里程为k0＋073．21～k0＋937．21，全长864m，其中在k0＋405～k0＋745段布设主桥，两端为引桥和引道工程。上层桥在起终点处分别与B407＃路、S612＃路平面交叉，中间相继跨越北滨河路、B403＃路、黄河、南滨河路。下层桥及道路分别与B407＃路、北滨河路、B403＃路、南滨河路、S612＃路平面交叉，在B403＃路、南滨河路之间位于主桥下层跨越黄河。除主线工程与北滨河路、B403＃路、南滨河路采取分离式立交外，其余均为平面交叉。平面设计平面设计原则（1）线形设计必须满足相应道路设计车速的规范要求。（2）线形设计流畅、避免不良线形组合，确保行车安全舒适。（3）主线线形服从路网总体规划要求，保证主线交通的连续性。（4）交通流量大的主要交通流向尽可能采取较高的线形标准，次要交通流向可采取较低的线形标准。（5）在对工程量影响不大的情况下，尽可能采取较高的线形设计标准，以提高整体交通运行质量。

平面设计依据方案征集业主方所提供的桥位规划资料进行桥梁线位的布线。中心滩黄河大桥桥位横跨南北两岸，北岸与B438－1＃路相接，南岸与S623＃路相接。全线在靠近南岸处设置一个平曲线，平曲线半径为260m，并按规范要求设置了缓和曲线。与双层桥桥梁方案相对应，本次桥梁平面线位设计包括上层桥梁、下层桥梁及地面道路系统的线位设计，其平面线型指标体采用情况纵断面设计桥梁纵断面设计原则（1）线形设计必须满足相应道路设计车速的规范要求，保证车辆行驶安全、舒适。（2）服从城市总体规划，满足道路和铁路通行净空要求及区域排水、防洪要求。（3）处理好与周边路网中现状道路及规划道路的高程衔接。（4）在满足上述各项要求的前提下尽量与地形相结合，减少填挖方工程量，争取填挖方平衡，并尽量减少桥梁长度，减少工程投资。．2桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计的主要控制因素有北滨河路路面标高、B403＃路路面标高、黄河通航水位及通航净空要求、南滨河路路面标高等，沿线控制标高分析如下：（1）北滨河路交叉口标高：现状标高为1515．7m，桥梁上跨北滨河路，需考虑北滨河路通行净空的要求。（2）B403＃路交叉口标高：现状标高为1515．1m，上层桥梁上跨B403＃路，需满足B403＃路通行净空的要求。（3）通航孔标高：黄河在桥址段规划为Ⅴ级航道，通过对河道水文情况的分析，桥址处最高通航水位为1512．70m（对应流量4700m3／s），通航净空依据规范并结合现状取8．0m，即通航处梁底标高控制为不低于1520．7m。（4）南滨河路交叉口标高：现状标高为1516．1m，上层桥梁上跨南滨河路，需满足南滨河路通行净空的要求。横断面布置原则（1）车道宽度和分车带宽度必须满足相应道路设计车速的规范要求，保证车辆行驶安全、舒适。（2）主线上层桥四车道按单方向设置一条大型汽车道和一条小型汽车专用道考虑；主线下层桥两车道按双向布两条小车道和非机动车道考虑，并在车行道两侧布设人行道。（3）道路横断面布置应服从规划，与规划道路等级及红线宽度相匹配，并尽可能结合现状道路，以便缩小改造工程范围，降低投资。道路横断面设计根据规划，并结合现状道路，按照上述设计原则确定各道路横断面布置如下：（1）主线桥梁为双层桥结构布置形式，上层桥梁宽度为19m，下层桥梁宽度为14m，其断面布置为：上层桥：0．5m（护栏）＋1．0m＋（检修道）16m（车行道）＋1．0m（检修道）＋0．5m（护栏）＝19m。下层桥：2．5m＋（人行道）9m（车行道）＋2．5m（人行道）＝14m。（2）现状北滨河路为两块板布置形式，道路宽度30m，双向四车道，其断面组成为3m（人行道）＋10．5m（车行道）＋3m（中央分隔带）＋10．5m（车行道）＋3m（人行道）＝30m。（3）现状B403＃路为一块板布置形式，如图4所示，道路宽度15m，双向两车道，其断面组成为3m（人行道）＋9．0m（车行道）＋3m（人行道）＝15m。（4）现状南滨河路为两块板布置形式，如图5所示，道路宽度32m，双向四车道，其断面组成为3m（人行道）＋11．5m（车行道）＋3m（中央分隔带）＋11．5m（车行道）＋3m（人行道）＝32m。（5）规划S436＃路中央布置高架桥梁，两侧布设地面道路系统，（6）依据方案征集所提条件，对B438－1＃路进行拓宽改建，拓宽后的道路中央布置高架桥梁，两侧布设地面道路系统。（7）规划S623＃路中央布置高架桥梁，两侧布设地面道路系统。