新沙口大桥方案比选
李亚平
广东省公路局勘察设计院 广州 510500
[摘要] 本文详尽介绍了新沙口大桥在初步设计阶段的三个方案，且对三个方案在经济、结构等方面作出了比较，并推选出施工图设计所采用的最优方案。
[关键词] 沙口大桥 连续梁 连续刚构 系杆拱 方案比选

1.概述
旧沙口大桥是105国道的一座三跨连续梁桥，位于中山市西部，跨越小榄水道，连接小榄与东风两镇，于1984年建成通车。桥址处，地势低平开阔，属河流相一级阶地，地面标高约2~6.5m,该桥所跨小榄水道水量丰富,水流平缓，受潮汐影响较大，具一日两涨两落的特点。桥区上部为第四系松散覆盖层，厚约26.8-46.0m，基岩在小榄段为碳系硅质灰岩，河中及东风段为燕山期花岗岩。桥区属南亚热带季风海洋性气候，湿热多雨，年平均气温21.8度。
随着珠三角地区经济的迅速发展，对交通的需求日益增加，105国道中山段特别是沙口大桥处已成为当地交通的瓶颈，严重影响了当地的发展，经上级部门批准，拟在旧沙口大桥旁建一新桥。
我院于1999年接受了该桥的设计任务。新桥设计技术标准：桥面宽15m；设计洪水频率：三百年一遇；设计荷载：汽-超20级，挂-120；通航标准：净高18m，净宽80m；设计地震烈度：按8度设防。 酷论文网(http://www.coollw.com)
2.桥型布置
旧沙口大桥为（73.5+90+73.5）m三跨连续梁。上部为双箱单室截面，采用预制吊装施工，为与旧桥协调一致，新桥分孔跨径与旧桥保持一致，在初步设计阶段做了三个比较方案：
方案1：（73.5+90+73.5）m三跨连续刚构方案。主梁支点梁高4.5m，跨中梁高2.2m，梁高采用二次抛物线形式过渡。截面形式为单箱单室，底板宽8m，两端悬出3.5m，采用三向预应力结构。主墩为双薄壁墩，壁厚80cm，双壁中距5.5m，基础为双排桩，每墩下设6根直径1.8m的桩,桩低打入微岩，桩长37m。
方案2：（73.5+90+73.5）m三跨连续梁方案。上部结构采用连续刚构方案相同尺寸，主墩为空心薄壁墩，壁厚50厘米，基础为双排桩，每墩下设6根直径1.8m桩,桩低打入微岩，桩长37m。
方案3：（73.5+90+73.5）m三跨系杆拱方案。各跨之间设置伸缩缝，73.5m跨和90m跨采用同一梁高，同一系杆断面，系杆高2m，宽1.5m，73.5m跨单边拱肋设置13根吊杆，90m跨单边拱肋设置16根吊杆，吊杆间距5m。由于系杆设置的原因，本方案桥宽17.75m。
3.经济评价
方案1与方案2结构类似，且上部结构采取相同的截面形式，桥梁造价相差无几。故在初步设计经济评价中，我们仅将方案1与方案3进行比较。
从比较表中可看出，方案3比方案1仅建安费就高出42 .1%。显然方案3造价高。 酷论文网-http://wwww.coollw.com
4.结构计算
方案1和方案2都采用悬臂现浇施工，施工方法成熟可靠，且减少水中作业，工期易于控制，不影响通航；而方案3则需在水中架设较多临时支撑，增加施工难度和施工费用，增长施工工期，且在较长时间内影响正常通航。从经济角度看方案3造价也颇高（见表1），所以本文主要对方案1和方案2在结构方面进行比较。
选取连续刚构和连续梁桥二种不同的体系进行结构计算，使用平面杆系程序分别计算出主要控制截面在结构自重、二期恒载、汽-超20级、挂-120、温度变化等作用下弯矩、轴力、剪力值以及中跨跨中和边跨L/3处的竖直位移。为取得同等比较条件，在计算中作如下设定：
（1） 两桥型均取相同结构尺寸。
（2） 两桥方案使用同一材料标号，采用同一的温度变化值。
（3） 计算中不考虑悬臂施工过程的内力叠加，仅按一次落架模式进行计算。
（4） 汽车-超20级按四列车布载，车队折减系数为0.3。荷载组合仅考虑[1.2X（自重+二期恒载）+1.4汽-超20级]一种情况。
计算图示如下：

4.1内力计算
采用平面杆系程序计算，结果汇总如下表，其中弯矩下缘受拉为正，上缘受拉为负，轴力受拉为正，受压为负。
通过对表2和表3分析对比，可以看出：
（1） 负弯矩控制截面（支点截面），由自重和二期恒载引起的弯矩，连续刚构要比连续梁大6.3%；在汽车荷载作用下，连续刚构要大4.86%。
（2） 在正弯矩控制截面，由自重和二期恒载引起的正弯矩，边跨L/3处，连续刚构比连续梁少6.3%；中跨L/2跨径，连续刚构高出21.7%，而在汽车荷载作用下，边跨L/3处连续刚构则减少20.4%，在中跨L/2处减少33.25%。
（3） 在温度荷载作用下，连续刚构桥中由温度引起的弯矩比连续梁大许多，但温度荷载与恒活载相比，所占比例极小，不控制设计。
（4） 在恒活载组合中， 酷论文网-http://wwww.coollw.com

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