江苏省处于长江三角洲水网地区,是全国内河水运最为发达的省份之一,内河航道里程占全国的五分之一强,在省内综合运输体系中占有举足轻重的地位.内河水运具有运量大、耗能省、运价低、占地少、污染轻、安全好的独特优势,为促进国民经济和社会发展发挥了重要作用.
在刚刚结束的"十一五"期间,我省初步形成通江达海、联网畅通的千吨级干线航道网,并将在 2020 年前建成以长江、京杭运河为主轴,以通行 1000 吨级船舶的三级及以上航道为主体,形成"两纵四横"3455公里高等级航道组成的干线航道网.航道建设时间紧,任务重,工作难度大.尤其是我省位于东部沿海发达地区,城镇化程度高,跨河桥梁密度大,路网等级高,桥梁改建工程在整个航道整治工程中所占投资比重较大,一般占到了总建安费的40%以上.可见,桥梁改建工程在航道整治工程乃至整个综合运输体系的建设完善中,均具有非常重要的作用.
针对航道桥梁改建工程特点,做好线位总体、桥梁结构、交通组织等设计,可以有效提高工程质量和施工效率,降低工程造价、维护成本及对周边道路交通与环境的影响.
1 线位及交通组织等总体方案的构思
航道桥梁改建工程应本着尽量减少对城镇街区景观的破坏及减少街坊的动迁量,节约有限土地资源的原则,一般情况下遵循原路或桥的路线走向,对不满足现行规范之处稍作调整即可.特别是老桥为双幅断面时,可通过半幅通车半幅施工的方法,较好的解决施工期临时交通组织问题若老桥为整幅断面,无法半幅拆除,严格意义的原位重建难以解决施工期的陆上交通问题,且在繁忙的高等级航道上搭设钢便桥临时沟通两岸的可行性也不大,则此时可考虑移位改建方案,即新建桥位于原桥位偏离一定距离,新桥施工期保留老桥以使交通不致中断,待新桥建成后再拆除老桥,既减少了土地的占用,也未影响到原有道路的畅通.
2 桥型的选择
江苏地区经济发达,城镇密集,工厂及房屋较多.因此,在桥型方案的选择上,要围绕各城镇发展规划,依据安全、适用、经济、美观的原则,尽量减少对城镇发展的影响.省内Ⅲ级航道整治工程一般最低要求通航净宽60m 以上,净高7m,河口宽度70m 以上,桥梁需一孔跨过通航水域,考虑主墩承台落在岸上,主孔跨径一般不低于 80m; 对于单边拓宽的航段以及航道中心线与桥梁中心线非正交的航段,主孔跨径还有所增加; 对于航道改线段弯道处或与航道斜交角度大的桥梁,部分桥梁方案的主孔跨径大于 100m.此种尺度的结构可选类型较多,系杆拱、连续梁、钢桁架、斜拉桥、矮塔斜拉桥等桥型均具有良好的适应性.为丰富航道沿线景观考虑,也可在一定情况下选择一些较为新颖的桥型.
2. 1 拱桥
拱式体系是一种古老的结构型式,拱以承受压力为主,下承式拱桥对地基基础不产生水平推力,外部为静定结构,对软土地基和基础沉降较为适应; 更为重要的是它采用了下承式桥型结构和建筑高度较小的桥面系布置,桥梁总体规模小,在航道桥梁改建工程中,非常有利于引桥和引道接线降坡处理,与现有道路顺接方便,工程造价低.与钢管砼系杆拱桥相比,钢筋混凝土系杆拱桥造价更低; 钢筋砼结构拱肋耐久性好,后期养护工作较小; 现状航道通航等级较低时,有利于钢筋砼系杆拱桥采用少支架施工.若现状航道交通繁忙,船只众多,搭设支架对通航影响较大,则可考虑钢管混凝土系杆拱采用拖拉过河的施工方法.
2. 2 预应力混凝土连续梁
预应力混凝土连续梁( 连续刚构) 的优点在于外形简洁,线条流畅,结构刚度大、承载能力强、结构整体性好、行车舒适度高; 缺点是结构高度大,对于等级航道上的主跨 80m ~ 120m 左右的桥梁,在满足通航净空要求的前提下,引桥较系杆拱长约 200m 左右.但预应力混凝土连续梁运营期维护成本较低,全寿命周期成本不一定高,在接线限制条件少,汽车超载频率较高的干线公路跨航道桥位,主桥优先考虑预应力砼连续梁方案.
2. 3 钢桁架梁
钢桁架梁在铁路桥上用的比较多,其结构轻巧,刚度较大,建筑高度小,可减少两侧引桥长度,且施工工期短,近年来在公路工程中也多有应用,如沪宁高速公路改扩建工程中有几处跨运河桥和京杭运河吴江段新运河桥采用该桥型,安全性和耐久性较好.老桥建成年代较新时,可只拆除老桥主桥,不改造引桥的桥位,通过降低桥面系结构高度而不改变路线竖曲线的方法抬高通航净高.
2. 4 斜拉桥
斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥的跨越能力更大,是大跨度桥梁的最主要桥型.斜拉桥是将桥面用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,是由承压的塔,受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系,可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁,使梁体内弯矩减小,降低建筑高度,减轻了结构重量,节省了材料; 且外型简洁,高耸有气势,充分体现现代气息,其建筑高度低,但综合造价略高.100m 以上主跨的航道桥梁,采用独塔形式的斜拉桥,是较合适的选择.
2. 5 矮塔斜拉桥
部分斜拉桥( 矮塔斜拉桥) 是介于连续梁桥和斜拉桥之间的一种桥型.与 PC 连续刚构箱梁桥相比,梁高较低; 与斜拉桥相比,刚度较大,斜拉索应力幅减小,抗疲劳性能提高.经济性较好.
矮塔斜拉桥因为其造型大方气派,充分体现时代桥梁气息,由于梁体较薄、建筑高度较小,使得接线短,对通航影响小,结构刚度大,可有效减小跨中下挠,可与连续梁一样采用挂蓝悬臂施工,故矮塔斜拉桥便成为航道桥梁桥型选择之一.通过其桥塔造型变换以及斜拉索照明亮化,箱梁结构形式优化,更加有利于建成满足使用功能、美化环境的景观桥梁.此桥型施工难度较大,后期有一定的养护工作量.
以上仅列举了常规情况下对航道整治工程适应性较好的几种桥梁结构形式,在具体实施过程中,由于各种因素的影响,往往会采取一些比较特殊的结构,需要结合桥址实际情况进行综合考虑.
3 构造物的布设
桥梁结构物的布设,首要应确保满足航道等级提高后对通航净空的要求.根据交通部相关文件的精神,"长江三角洲高等级航道网规划"内的航道通航净宽范围内通航净高不应小于 7m,对于跨越限制性航道过河建筑物应一孔跨过通航水域,在设计最高通航水位的通航水域内不得建造构筑物,江浙沪范围内的其他四级及以上航道也参照此标准执行.在具体实施过程中,跨运河新改建桥梁主桥孔布设一般采用一孔过河,通航孔主墩设在驳岸墙后面,桥梁承台和航道驳岸可同时施工,承台可作为航道驳岸一部分,对于驳岸基础有桩基处理且先施工驳岸后施工桥梁的河段,桥梁主墩落在驳岸基础之外.
4 结语
进入十二五期间,我国内河航道整治工程正呈方兴未艾之势.航道涉及桥梁数量众多,地形地质条件各异,投资规模巨大,且随着社会经济文化的发展,沿线地方对航道桥梁的要求越来越高,对工程方案相应也提出了更加严格的要求.在设计阶段,综合规划、统筹考虑、兼顾水陆,提出合理的桥位、桥型、构筑物布置、交通组织方案,对节约投资、缩短工期、降低实施难度、化解地方矛盾均有着无可替代的先天性优势,值得设计人员对此作认真细致的研究.
参考文献
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