重慶菜園壩長江大橋橋位比選與橋型

1、重慶菜園壩長江大橋橋位比選與橋型方案王福敏張長青（重慶交通科研設(shè)計院）摘要：重慶菜園壩長江大橋是重慶市區(qū)內(nèi)規(guī)劃中的16座跨江橋梁之一，本文結(jié)合該大橋的前期研究工作，就該橋的橋位的合理性和橋型方案的可行性進行了初步探討，希望起到拋磚引玉的作用。關(guān)鍵詞：橋位橋型方案比選初探一、概述重慶菜園壩長江大橋北起向陽隧道口的立交從重慶長途汽車站過江，跨越長江接南岸蘇家壩，穿過隧道經(jīng)花園路、大石路與大石立交相接，路線全長約7km，為規(guī)劃中的城區(qū)主干線。路線行徑地域分屬重慶市渝中區(qū)和南岸，轄區(qū)內(nèi)道路縱橫，交通方便。上游離鵝公巖大橋約4km,下游距石板坡長江大橋約2km,橋位所在河段為穩(wěn)定單一順直河段。目前石板坡

2、長江大橋日通行量已達7萬輛。根據(jù)對重慶菜園壩長江大橋交通量預(yù)測2005年可達26317輛/日，2020年可達52961輛/日。建橋已顯得非常必要。二、橋位自然條件1、水文根據(jù)長江水利委員會重慶水文站提供的寸灘水文站自1938年建站以來至1993年最高、最低水位等特征記錄，河段在寸灘水文站上游，寸灘水文站常年洪水位184.32m,常年枯水位157.80m，百年一遇洪水位192.62簿三百年一遇洪水位195.17m。另據(jù)長江水文委員會長江上游水文水資料勘測局對長江大佛寺大橋水文調(diào)查分析計算報告（1996年5月）資料，長江三峽水庫建成后要滿足防洪，排沙、發(fā)電、航運等綜合要求，具庫區(qū)洪水期水位將低水位

3、運行，一般保持在145m左右。因此大橋所在河段在三峽水庫建成后一般仍接近天然河道特征，河道基本維持現(xiàn)狀。2、地震烈度根據(jù)國家地震局出版的1990年版中國地震烈度區(qū)劃圖，菜園壩長江大橋及其引道線路位于地震基本烈度VI度區(qū)內(nèi)。根據(jù)場地土及場地類別的劃分標準，覆蓋層屬中軟場地土，基巖為堅硬場地土，建筑場地類別屬In類場地。線路距最近一次5.4級地震中心（重慶統(tǒng)景地震）1015km。本項目大橋設(shè)計根據(jù)重慶市計劃委員會重計委固1998652號批文，按VII度地震烈度設(shè)防。3、工程地質(zhì)該橋南岸地形相對較陡峭，北岸地形較平緩。其地質(zhì)特征為南岸巖石基本裸露，覆蓋土層薄，北岸由于長江回水、局部回填土及珊瑚壩的影

4、響，覆蓋土層由南向北逐漸增厚。巖層主要由砂巖和泥巖組成，具極限抗壓強度分別為：砂巖7.018.OMPa,泥巖612MPa橋址地帶無滑坡、斷層等不良地質(zhì)現(xiàn)象，兩岸谷坡穩(wěn)定。三、橋位方岸比選重慶市最近修訂編制的重慶市城市總體規(guī)劃修編城市道路規(guī)劃中，根據(jù)重慶的情況，采用了“一系統(tǒng)、兩縱、三橫、四環(huán)、七放射”的道路網(wǎng)絡(luò)布局形式。重慶菜園壩長江大橋是城市總體規(guī)劃修編中主城區(qū)規(guī)劃的16座跨江特大橋梁之一，它的修建將緩解長江大橋交通擁擠的現(xiàn)狀、促進南部區(qū)發(fā)展的重要舉措。所選橋位在符合重慶城市總體規(guī)劃道路網(wǎng)絡(luò)布局的同時，更注重解決和緩菜園壩立交，長江大橋、南平轉(zhuǎn)盤和牛角陀地區(qū)交通擁擠的主要矛盾，并與現(xiàn)有嘉陵江

5、大橋、復(fù)線橋、鵝公巖大橋、李家泥大橋形成一個較為完善的交通網(wǎng)絡(luò)。同時，也為規(guī)劃中橫貫重慶市主城區(qū)的交通大動脈、重慶市城市客運立體交通的重要組成部分之一的軌道交通3號線提供了依托實體。這樣一個浩大的工程建設(shè)，必須從路網(wǎng)功能、征地拆遷、建設(shè)工期、工程投資等方面加以控制，因此，在橋位選擇上，經(jīng)過充分調(diào)查，最初選取了上游橋位、中游橋位和下游橋位進行綜合比較（圖1）。但經(jīng)初略比較發(fā)現(xiàn)，下游橋位無明顯優(yōu)點，且橋軸線與水流方向的交角較大，沿途拆遷量大，故而取消，只對上游橋位和中游橋位進行詳細比較。圖1橋位比較所推薦的橋位，由于地形的限制，橋位在北岸均與重慶長途汽車站連接，南岸的自由度大，可適當根據(jù)需要選擇登

6、陸地點。由于從重慶長途汽車站到向陽隧道口立交和從花園路到大石立交對所有橋位均相同，因此橋位比較主要針對從重慶長途汽車站到花園路轉(zhuǎn)盤立交之間進行，同時對此岸起點不作過多選擇，但就南岸登陸地點的不同進行比較。1、上游橋位上游橋位方案的路線大約在銅建村登陸，經(jīng)長江電工廠技校后與電子26所附近的花園路立交相接，與其他橋位方案路線匯合。此方案的優(yōu)勢在于，主橋軸線與流水方向垂直，主橋長較短，隧道長度最短，除銅建村周圍房屋較多外，其余地方拆遷量相對較小，對銅元局地區(qū)開發(fā)有利。它不利的一面，要拆銅建村新建的別墅區(qū)，拆遷資金較大，從銅建村到花園路的路線較長，高架橋較多，工程量大。從拆遷考慮，由于上游橋位不是城市

7、總體規(guī)劃中的方案，無紅線控制范圍，故沿線所建樓房較多，工期不易保證。2、中游橋位中游橋位方案主要依據(jù)本工程機會研究所給定的路線總體走向和城市總體規(guī)劃修編資料，結(jié)合兩岸地形、地貌條件確定的。中游橋位北岸連接點與上游橋位相同，在南岸的登陸點位于蘇家壩油庫附近，路線經(jīng)油庫在長江電工廠變電站附近下穿隧道，冉經(jīng)工人塘農(nóng)機庫與花園路立交相接。該橋位的主要優(yōu)點線路順直，從向陽隧道口立交開始到大石立交沒有過多的彎道；在隧道人口前沿線拆遷量相對較小，主橋登陸后設(shè)的小型立交，解決了橋頭開發(fā)的需要；該橋位方案可以迅速、快捷地將重慶火車站、菜園壩汽車站等城市交通主樞紐連接起來，提高其道路服務(wù)水平。從拆遷考慮，由于中橋

8、位是城市總體規(guī)劃中的方案，有紅線控制范圍，故沿線所建樓房不多，工期易保證。其缺點是橋軸線與水流方向有一夾角，同時主橋與隧道比上游橋位要略長一些。四、橋型方案比選1、確定橋型方案的原則(1)造價要求所選橋型力求技術(shù)先進，結(jié)構(gòu)獨特有別于重慶市區(qū)內(nèi)已建橋梁，同時滿足工程數(shù)量省、造價低、投資少、經(jīng)濟合理的原則。(2)施工要求所選橋型應(yīng)滿足有成熟施工經(jīng)驗、所需施工設(shè)備少、工藝簡單的要求，以減小施工難度、加快施工進度、節(jié)省投資金額、保證施工質(zhì)量。(3)通航要求長江水運繁忙，為減少船舶撞墩的機率，確保橋梁的安全，適當增大和合理布置通航孔跨徑，并且抵抗船舶撞擊具有足夠的安全，同時所選橋型應(yīng)保證在施工時不能影響

9、船只通行。(4)景觀要求橋位處于市區(qū)繁華地段，且與長江大橋和鵝公巖大橋相鄰，因此，所選橋型既要求美觀、與城市環(huán)境相協(xié)調(diào)。2、橋位對橋型的制約原長江大橋主橋跨為86.5m+4X138m+156m+174m+l04.5n)最大通航孔徑174m。橋位處枯水通航寬300m左右。在大橋跨徑布置時考慮到橋墩不能占據(jù)現(xiàn)有通航航道，也不能削減航道寬度，而且，此處河道略有彎曲，水流較為復(fù)雜，大橋橋墩的設(shè)置應(yīng)充分考慮航道水流流向的影響，和與原長江大橋橋墩對應(yīng)配合問題。據(jù)此，大橋主橋主孔跨徑直大于300m,該孔徑范圍為三峽水庫建成后長上游的通航等級提高留有足夠的余地。3、橋型方案選擇所選擇方案合理、施工方便快捷，與

10、長江大橋橋型相協(xié)調(diào)，又能充分反映自身的特點的橋型。對于主橋部分，在方案選擇時，從國內(nèi)外已修建的各類橋型廣泛人手，對梁式體系、拱式體系、剛架體系、懸索體系進行了綜合分析比較，結(jié)合確定橋型方案的原則。首先認為吊橋型式在本橋位是不合適的、不經(jīng)濟的。因為主河道寬不過300m，加上北岸為重慶火車站和汽車站，地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)基本形成，基本沒有足夠的空間位置放置吊橋的錨陡，即使有拆遷量也太大。由于具體的地形條件限制，吊橋在此橋位是不可行的。其次，由于路線所經(jīng)橋位河床斷面呈南岸陡峻北岸平緩之勢，且跨主河段長約300m,目前鋼管混凝土拱橋的跨徑已超過420m,在重慶市區(qū)范圍內(nèi)還未有一座跨長江的拱橋，結(jié)合地形在跨越枯

11、水通航孔考慮316m的中層式拱橋或下承式無推力拱橋，可以解決橋墩抗推力的問題，但拱橋方案存在巨大的抗推力，橋墩阻水面積大，擾流礙航。對于跨徑超過300m的橋型選擇，斜拉橋也是首選方案之一，該類型的橋梁設(shè)計、施工工藝成熟，跨徑在300m左右的斜拉橋是比較容易實現(xiàn)的。為體現(xiàn)山城的風貌，三塔斜拉橋方案也是可考慮的方案之一。目前超過300m跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋在國外正在進行建設(shè)，國內(nèi)最大跨徑為270m,設(shè)計中的為280m,連續(xù)剛構(gòu)橋與長江大橋最為相似，但是，跨徑超過300m后，連續(xù)剛構(gòu)巴不經(jīng)濟。基于以上分析，提出三種橋型方案進行初步比較，即&鋼管混凝土拱橋：輕盈、經(jīng)濟、美觀；b、三塔斜拉橋：雄偉、美觀、體

12、現(xiàn)山城特點；c、連續(xù)剛構(gòu)橋：上部造型與長江大橋?qū)?yīng)、施工工藝成熟初選方案如圖2所示。其具體布置概況如下：(1)鋼管混凝土單拱橋本方案主橋為4X156.8m+360m布跨的鋼管混凝土拱橋，主橋全長987.2s該橋型在外形上是桁架拱，透視空間大，結(jié)構(gòu)輕盈，拱橋線形優(yōu)美，拱圈由鋼管焊接成骨架內(nèi)沖填混凝土，為使結(jié)構(gòu)美觀，不外包混凝土，但在拱腳附近外包混凝土，以滿足受力和防腐的需要；吊桿采用PE防護技術(shù)，保證其使用壽命，采用分段吊裝施工。基礎(chǔ)米用樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)承臺置于河床底部。從施工角度考慮，本方案最大的特點，是能夠把主拱圈化整為零，再分段拼裝，施工節(jié)段所需現(xiàn)澆的混凝土方量小、重量輕、周期短，有利于推進施

13、工進度。工期、主拱圈施工，可采用天線吊裝、懸臂拼裝或轉(zhuǎn)體施工工藝，不影響橋下通航。從景觀上考慮，本方案從北案較平緩地勢，通過三個大拱接到南岸較高的地勢，適合該地勢的特點。(2)三塔斜拉橋本方案主橋為146m+2X380m+146m布跨的三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主橋全長1052mo主梁為單箱截面，梁高2.8m,橋?qū)?3.5m,施工采用掛籃對稱懸澆采用三塔斜拉橋，主要是該橋位的要求，在枯水期間通航寬在300m左右，跨徑適中，中間的主塔位于珊瑚壩上，施工方便，從整個氣勢上剛好反映山城的陽剛之氣和城市特點。邊、中跨跨徑的確定，同樣考慮施工時能對稱、平衡；設(shè)置輔助墩，增加橋梁整體剛度，使建成通車后在

14、車載作用下兩邊跨端部不出現(xiàn)上拔力。邊、中跨比值為0.38經(jīng)濟合理。(3)三拱鋼管混凝土拱橋本方案主橋為3X316.8m的鋼管混凝土拱橋，主橋長950.4m=該方案在外型上是桁架拱，透視空司大，結(jié)構(gòu)輕盈，線形優(yōu)美，其主拱的處理與方案一相同。本方案從景觀上考慮，從北岸較平緩地形通過三個連拱接到南岸較高的地勢，基本適合該地勢的特點。(4)連續(xù)剛構(gòu)本方案主橋為155m+260m+260m+155m,總長830m。采用本方案可與重慶長江一橋遙相呼應(yīng)，該方案施工最成熟，后期養(yǎng)護較少主要不足是城市景觀效果不突出，通航凈空受到一定限制。經(jīng)初步比較評價，四個方案的工程經(jīng)濟估算列于表1。估算主要成果表表1橋長 m

15、 1099.2950.4方案三方案四(三塔斜拉(連續(xù)剛橋)構(gòu))1052830估算總金億元 2.27額2.593.092.363.063.2l2.50估算總金額億元2.61（含輕軌）五、橋型方案比選從反映出的工程數(shù)量及投資金額來看，鋼管混凝土拱橋具有工程數(shù)量較小、投資金額少的優(yōu)點，從施工上考慮，拱橋高空拼裝桿件多，工藝要求高，但目前國內(nèi)己有多座大橋建設(shè)成功的施工經(jīng)驗，可供借鑒，另外，在重慶兩江上無類似橋型，結(jié)構(gòu)外型美觀;三塔斜拉橋方案，單塔施工流程單一，工藝成熟可靠，工程進度快，不足之處是目前國內(nèi)沒有工程事例，工程數(shù)量略大，主塔的剛度是本橋設(shè)計的重點，本方案巧妙地將大橋形狀與山城城市融為一體。從維護管理方面考慮，兩方案均有后期養(yǎng)護問題。上述兩個方案都能將繁華的火車站、濱江路、銅建村別墅群和南岸融為一體，形成又一城市景觀。綜合以上比較，我們認為鋼管混凝土拱橋方案從設(shè)計、施工都比較成熟，投資也比較經(jīng)濟合理，方案可行。