维普资讯 http://www.cqvip.com 杭州市钱江四桥总体设计 赵林强，许荣华，郑宪政 ２７ 文章编号：１００３－－４７２２（２ＯＯ４）０１－－００２７－－０４ 杭州市钱江四桥总体设计 赵林强，许荣华，郑宪政 （杭州市城建设计研究院有限公司，浙江杭州３１０００１） 摘要：钱江四桥为双层桥面双主拱钢管混凝土组合系杆拱桥，主桥共有ｌｌ跨，包括了下承、 中承、上承三种拱桥形式。详细介绍了桥梁施工图总体设计和各部分构造及施工方案。 关键词：双层桥面；钢管混凝土；组合结构；系杆拱；总体设计；桥梁设计 中图分类号：Ｕ４４８．２２ 文献标识码：Ａ Ｏｖｅｒａｌｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ４ｔｈ Ｑｉａｎｔａｎｇｊ ｉａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｈａｎｇｚｈｏｕ ＺＨＡＯ Ｌｉｎ—ｑｉａｎｇ，ＸＵ Ｒｏｎｇ—ｈｕａ，ＺＨＥＮＧ Ｘｉａｎ—ｚｈｅｎｇ （Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｔｈｅ ４ｔｈ Ｑｉａｎｔａｎｇｊｉａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｈａｎｇｚｈｏｕ ｉｓ ａ ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｉｅｄ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ ｄｅｃｋｓ ａｎｄ ｄｏｕｂｌｅ ｍａｉｎ ａｒｃｈｅｓ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ｃｏｍ— ｐｏｓｅｄ ｏｆ １ １ ｓｐａｎｓ ｔｈａｔ ｉｎｃｌｕｄ ３ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ｆｏｒｍ ｏｆ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｒｃｈ，ｈａｌｆ－ｔｈｒｏｕｇｈ ａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｃｋ ａｒｃｈ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｔａｉｌｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｂｒｉｄｇｅ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ ｄｅｃｋ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ￣ｔｉｅｄ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ； ｏｖｅｒａｌｌ ｄｅｓｉｇｎ；ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｓｉｇｎ １工程概况 ２主要技术标准 （１）设计荷载：汽车，８５ ｍ跨城一Ａ级，１９０ ｍ 杭州市钱江四桥位于钱江一桥和钱江三桥之 间，距两桥均为４．３ ｋｍ左右。北端通过复兴立交 桥与杭州市已建成的中河高架路相接，南端与滨江 区中兴立交桥相连，建成后将构成一条连接杭州市 中心与江南滨江新区的最便捷通道。钱江四桥是杭 州市第一座跨钱塘江的城市桥梁，该桥的建设对缓 解钱塘江上已建桥梁的交通拥挤状况，沟通两岸的 跨汽一２Ｏ、挂一１Ｏ０；人群，４．０ ｋＮ／ｍ。；轻轨，按上海 明珠线标准取值。 （２）设计车速：８０ ｋｍ／ｈ。 （３）纵、横坡：纵坡０ ；横坡１．５ 。 （４）设计洪水位：３００年一遇，９．０８３ ｍ。 （５）通航标准：国家四级航道，通航净高１０ ｍ， 净宽大于８０ ｍ，最高通航水位６．１２３ ｍ。 （６）抗震等级：６度地区，按７度设防。 （７）轻轨标准：按《城市快速轨道交通工程项目 建设标准》（试行本）确定的正线标准，车辆最大编组 数为６节。 ３总体布置 关于桥型的选择，设计采用了钢管混凝土双层 联系，加快两岸的经济发展，尤其是南岸的经济发 展，有着十分重要的意义。 本工程是通过招投标而确定桥型方案的项目。 根据杭州市总体交通规划要求，钱江四桥为城市道 路与轨道交通结合过江桥梁。根据方案评审结果， 双层方案为中标方案，其中上层为６车道的快车道， 下层为轻轨、公交专用道和人行道。 收稿日期：２００３—１０—１４ 作者简介：赵林强（１９６３一），男，高级工程师，１９８８年毕业于北方交通大学铁道工程专业，获学士学位，１９９１年毕业于同济大学桥梁工程系， 获硕士学位。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２８ 桥梁建设 ２００４年第ｌ期 双主拱方案。主桥的跨径组合按计算跨径为２×８５ （空隙）＋２．６（拱肋）］ＩＴＩ：３２．０ ｒｆｌ；下层为：［２．６（拱 ＩＴＩ＋１９Ｏ ｍ＋５×８５ ｍ＋１９Ｏ ｍ＋２×８５ ＩＴＩ，其中８５ ＩＴＩ 肋）＋０．２（空隙）＋０．５（栏杆）＋６．５（公交及人）＋ 跨径为下承式系杆拱桥和上承式拱桥的组合，１９Ｏ ２．０（分）＋８．４（轻轨）＋２．０（分）＋６．ｊ（公交及人） ＩＴＩ跨径为下承式系杆拱桥和中承式拱桥的组合．因 ＋０．５（栏杆）＋０．２（空隙）＋２．６（拱肋）］ｒｆｌ＝３２．０ 此，全桥包括了拱桥的下承、中承和上承三种形式。 ｒｆｌ。８５ ｒｆｌ跨上层为［Ｏ．２（栏杆）＋０． （检修道）＋ ８５ ＩＴＩ跨径是考虑到满足最小通航跨径的要求（通航 ０． （防撞栏杆）＋ｌ１．７５（车）＋０．５（防撞栏杆）＋ 净宽要求大于８０ ＩＴＩ）；１９０ ＩＴＩ跨径是考虑到施工的 ｌ１．７５（车）＋０．５（防撞栏杆）＋０． （检修道）＋０．２ 可行性和桥梁的美观性。总体布置立面见图１。 （栏杆）］ｒｆｌ：２６．４ ｒｆｌ；下层为：［Ｏ．５（栏杆）＋６．５（公 桥梁横断面布置：１９０ ＩＴＩ跨上层为：［２．６（拱肋） 交及人）＋２．Ｏ（拱肋）＋８．４（轻轨）＋２．０（拱肋）＋ ＋０．２（空隙）＋０．２（栏杆）＋０．５（检修道）＋０．５（防 ６． （公交及人）＋Ｏ．５（栏杆）］ｒｆｌ：２６．４ ｒｆｌ。本工程 撞栏杆）＋ｌ１．７５（车）＋０．５（防撞栏杆）＋ｌ１．７５（车） 于２００２年４月开工，计划于２００４年９月完工。 ＋０．５（防撞栏杆）＋０．５（检修道）＋０．２（栏杆）＋０．２ 杭州 ！ ．。 Ｑ． ．，．． １９ ０００ —８ ５００—８ ５００．．８ ５００ ８ ５００ ８ ５ｏ０ １９ ０ｏ０ ８ ５ｏ０ ８ ５ｏ０ ９ １５０ 萧山 ２．７５１％ ①②⑨ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ０ ＠ ⑩ ＠０⑩ 单位：ｃⅢ 图１钱江四桥总体布置 ４上部结构 ８５ ｒｆｌ跨拱肋拱轴线形式也为二次抛物线。矢跨 ４．１ 结构体系 比为１／７。采用单钢管，直径为１ ７００ ｍｍ，壁厚为 拱桥的上下部结构连接方式为外部静定内部高 ２２ ｍｍ，为了增加拱肋的刚度，纵向设置６道厚２２ 次超静定的简支方式。１９０ ｒｆｌ跨拱脚处设置６ ５００ ｔ ｍｍ高２５０ ｍｍ的钢板加劲肋，与钢管内壁焊接。 盆式支座，并设置刚度很大的端横梁。８５ ｒｆｌ跨拱脚 为了保证拱肋的横向稳定性，拱肋之间设置３道风 处设置３ ０００ ｔ盆式支座。为了使受力明确，便于施 撑，风撑直径为 ９０Ｏ ｍｍ，厚１６ ｍｍ。上述钢材均 工，拱与拱之间的连接方式采用断开方式，即每跨均 采用Ｑ３４５ｃ钢。拱肋钢管内灌注ｃ５ｏ混凝土。 独立，彼此无联系。无论是大跨还是小跨均采用刚 ４．３拱上建筑 拱刚梁外部静定的结构体系。 拱上建筑包括拱上立柱和吊杆。拱上立柱均采 ４．２拱肋 用钢管混凝土结构。１９０ ｒｆｌ跨钢管规格为 ９０Ｏ× １９０ ｒｆｌ跨拱肋拱轴线形式为二次抛物线，矢跨 １０；８５ ｒｆｌ跨钢管规格为 ８００×１０，钢管内灌注Ｃ５０ 比为１／４，拱肋断面形式为桁架式，拱肋高度为４．５ 混凝土。 ｒｆｌ，宽２．６ ｒｆｌ，上层桥面以上每一拱肋由４根 ９５Ｏ 吊杆为成品索，工厂生产，现场安装，由强度为 ｍｍ的钢管通过腹杆和上下平联组成，钢材采用 １ ６７０ ＭＰａ的高强度镀锌钢丝外包ＰＥ套制成，锚具 Ｑ３４５Ｃ，纵向４根钢管的壁厚四分点以下为２４ ｍｍ， 采用冷铸锚。１９０ ｒｆｌ跨吊杆采用双吊杆，在拱肋锚 以上为２２ ｍｍ；腹杆采用 ４Ｏ０×１４的钢管；上下平 箱处共有２对４根吊杆，每对吊杆分别吊１层桥面。 联采用 ５ＯＯ×ｌＯ的钢管，上下平联水平向间距为 吊杆纵桥向间距为８ ｒｆｌ，横桥向吊杆中心距为２９．４ ２．ｏ ｒｆｌ。上层桥面以下至拱脚，拱肋断面由横哑铃 ｒｆｌ。上层吊杆规格为２×５５ ７ ｍｍ，下层吊杆为２× 形的上下弦杆通过腹杆连接而成。纵向４根钢管和 ８５ ９ｌ７ ｍｍ。８５ ｒｆｌ跨吊杆为单吊杆，吊杆纵向间距为 哑铃形断面内灌注Ｃ５ｏ混凝土，其余为空钢管。上 ６．１ ｒｆｌ，横向中心距为１Ｏ．４ ｒｆｌ，规格为１Ｏ９ ７ ｍｍ。 层桥面以上设置５道桁架式风撑，风撑弦杆采用 ４．４ 系梁 ９Ｏ０×１６的钢管，腹杆和平联采用９ｌ４Ｏ０×ｌＯ的钢 １９０ ｒｆｌ跨系梁为２ ５００ ｍｍ×２ ５００ ｍｍ的钢箱 管。在上层桥与拱肋相交处设置２道钢结构的拱肋 断面。系梁在纵向分为标准段系梁及拱脚段系梁两 横梁。 部分，其中标准段顶、底板及腹板厚度均为２０ ｍｍ， 维普资讯 http://www.cqvip.com 抗州市钱江四桥总体设计 赵林强．许荣华．郑宪政 ２９ 拱脚段顶底板及腹板厚度为３０ ｍｍ。钢系梁设置 ２道共计５０ ｍ。钢箱梁内壁防腐方案为：下料前 对钢板进行预处理（喷砂Ｓａ２．５级，硅酸锌车间底漆 １道２５ ｍ），钢梁加工完毕后对焊缝及损坏部分进 横隔板和纵向加劲肋。系梁内设置平衡水平推力的 预应力束。预应力束采用外包ＰＥ护套的环氧喷涂 钢绞线成品索，标准为ＡＳＴＭＡ４１６—９００ａ（２７０ｋ）， 行机械打磨达到Ｓｔ３级后，再涂环氧耐磨漆２道，厚 度２×８０ ｔｉｍ。质量要求及施工工艺要求以《金属和 其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金》（ＧＢ／Ｔ ９７９３—１９９７）标准为准。 ５ 下部结构 标准强度为Ｒ 一１ ８６０ ＭＰａ。预应力束在钢箱内采 用圆钢滚轴定位，进入拱脚混凝土范围内采用预埋 弯钢管作为预应力管道。预应力束数量为１６× ３７ １５．２４。 ８５ ｒｆｌ跨系梁采用劲性骨架预应力混凝土结构， 系梁断面尺寸为２ ５００ ｍｍ×２ ０００ ｍｍ，壁厚为４００ 主桥共有主孔大墩４个．上部结构计算跨径 １９０ ＩＴＩ，每墩采用２１￣２００ ｃｍ的钻孔灌注桩基础，承 台厚度４．５ ｒｆｌ；主桥小孔桥墩共有８个．上部结构计 ｍｍ。每一系梁内设置１２束３１ １５．２４的高强度低 松弛钢绞线。 ４．５ 桥面系 算跨径为８５ ｍ，每墩采用１３￣２００ ｃｍ的钻孔灌注桩 基础，承台厚度３．５ ｒｆｌ。钻孔桩均为嵌岩桩。 ６施工方案 这里所说的桥面系包括横梁和桥面板及桥面铺 装等。１９０ ｒｆｌ横梁包括下层吊杆横梁、上层吊杆横 梁、拱肋横梁、拱上立柱横梁、墩上立柱横梁和端横 梁６种。除墩上立柱横梁采用预应力混凝土结构和 端横梁采用劲性骨架预应力混凝土结构之外，其余 横梁均采用钢结构。８５ ｒｆｌ跨横梁包括下层吊杆横 梁、拱上立柱横梁、墩上立柱横梁和端横梁４种。下 层吊杆横梁由Ｃ５Ｏ混凝土预制后通过现浇湿接头 这里仅介绍上部结构的施工方案一 。上部结构 安装采用无支架缆索吊装系统。根据拱肋吊装节段 和横梁的最大重量确定缆索系统的设计吊装重量。 这里采用上、下游索道缆索吊装系统，每组索道由７ 根 ５Ｏ ｍｍ密封式钢丝绳组成，设计吊装重量分别 为６５ ｔ，总设计总吊装重量为１３０ ｔ。８５ ＩＴＩ跨拱肋分 与系梁连成整体；拱上立柱横梁为预制构件，施工时 直接安装于拱上立柱上；墩上立柱横梁为现浇预应 力混凝土构件；端横梁为３．９ ＩＴＩ×３．８ ＩＴＩ的劲性骨 架预应力混凝土现浇箱梁结构。无论是１９０ ｒｎ跨还 是８５ ｒｎ跨，钢管拱肋、端横梁和系梁在拱脚位置相互 连成整体。同时端横梁预应力、系梁预应力和拱脚处 ３段吊装，１９０ ＩＴＩ跨拱肋分１３段吊装，采用钢绞线 斜拉扣挂悬拼架设合拢。横梁均采用双索道抬吊。 桥面板及其他重量较轻的构件采用单索道吊装。 上部结构的具体施工方案如下：在施工下部结 构的同时，在工厂制作钢构件和现场制作预制构件。 钢拱肋由Ｑ３４５Ｃ钢板卷制而成，先在工厂拼装成小 段，运至工地后再拼成大段。当下部结构完成后即 现浇端横梁，这时端横梁与桥墩Ｉ临时联结；利用缆索 吊装系统吊装拱肋，拱肋吊装完成后，即可灌注拱肋 混凝土。 的竖向预应力使拱脚节点处于三向预应力状态。 桥面板除轻轨位置采用空心板外，其余均采用 预制７ｃ形Ｃ５Ｏ钢筋混凝土板。７ｃ形预制板高为５Ｏ ｃｍ（８５ ＩＴＩ跨为４０ ｃｍ），肋宽２０ ｃｍ，翼板厚１０ ｃｍ， 边板宽２００ ｃｍ，中板宽１７５ ｃｍ。预制板间纵向接缝 宽５０ ｃｍ，横向接缝有５０ ｃｍ和１５ ｃｍ两种，接缝混 ８５ ｒｆｌ跨施工顺序如下：当拱肋混凝土达到设计 强度后，利用拱肋刚度通过临时吊杆安装系梁劲性 骨架，现浇系统混凝土；安装吊杆横梁及拱上立柱和 拱上立柱横梁，最后是架设车行道板。上述施工过 凝土采用补偿收缩混凝土。桥面铺装厚１２ ｃｍ，其 中钢纤维混凝土厚８ ｃｍ，中粒式改性沥青混凝土厚 ４ ｃｍ，并将８ ｃｍ厚的现浇钢纤维混凝土计人桥面板 的受力中。钢横梁与桥面板的横向接缝连成整体， 程中应同步张拉系梁预应力束和吊杆。因此８５ ｒｆｌ 跨上部结构的施工过程为：施工下部结构的同时工 厂制作钢结构和现场制作预制构件一现浇端横梁并 与桥墩Ｉ临时联结一吊装拱肋一灌注拱肋混凝土一利 使横梁在承受二期恒载和活载时成为钢混叠合梁。 ４．６钢结构防腐 钢结构的防腐包括钢结构的外壁、空钢管内壁 和钢箱梁内壁三种情况。钢结构外壁防腐方案为： 喷砂除锈Ｓａ３级；电弧喷铝不少于２００ ｇ．ｍ；８８１一Ｄ 防锈底漆２道共计４０ ｍ；涂８８１一ＹＭ面漆２道共 计５０ ｍ。空钢管内壁：喷砂除锈Ｓａ２级，涂防锈漆 用拱肋刚度通过临时吊杆安装系梁劲性骨架一穿系 梁预应力束一现浇系梁混凝土一安装下层横梁一安 装拱上立柱和拱上立柱横梁一架设车行道板并用湿 接头纵横向连成整体一其他附属部分。 ｛ｊ ｉ 蠢 ｌ翻 囊砻 ｉ … ；ｉ 维普资讯 http://www.cqvip.com ３０ 桥梁建设 ２００４年第１期 １９０ ｍ跨的施工顺序如下：当拱肋混凝土达到 设计强度后，先安装钢系梁，穿系梁预应力束，再安 装下层吊杆横梁，接着安装上层吊杆横梁、拱肋横梁 和拱上立柱横梁，然后是架设上、下层车行道板，并 用湿接头与吊杆横梁连成整体，最后是附属部分的 施工。因此１９０ ｍ跨的施工过程为：施工下部结构 架设上、下层桥面板并现浇湿接头一附属部分施工。 这里需说明的是端横梁与墩的临时联结只承受水平 力，不承受弯矩；１９０ ｍ跨由于水平推力太大，在系 梁施工前端横梁之间设临时束；另外无论是８５ ｍ 跨还是１９０ ｍ跨，在整个施工过程中应同步张拉系 梁预应力束和吊杆。 参 考 文 献： ［１］陈宝春．钢管混凝土拱桥设计与施工［Ｍ］．北京：人民 交通出版社，１９９９． 的同时工厂制作钢结构一现浇端横梁并与桥墩临时 联结一吊装钢拱肋一灌注拱肋混凝土一安装钢系梁 一穿系梁预应力束一安装下层吊杆横梁一安装上层 吊杆横梁、拱肋横梁和拱上立柱及拱上立柱横梁一 ＇＇＇＇＇＇’＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇’＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇，＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇’＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇’＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇’＇＇＇＇＇＇＇＇ （上接第２６页） 预应力混凝土简支梁计算采用桥梁结构计算程 序“桥梁博士”计算，Ｔ梁按部分预应力混凝土Ａ类 构件设计，各截面在使用荷载作用下混凝土应力均 满足规范要求。 ６主桥施工方案 主桥的全长基本上均处在常年有水的河道上， 条件，设计中考虑采用修建栈桥，作为主桥基础和梁 部施工所需的机具、材料的运输通道以及施工人员 的交通通道。 主桥施工控制全桥施工进度，采用移动模架逐 孔现浇法施工较好地解决了这一问题。在两墩之间 搭设移动模架，安装模板、钢筋及预应力束管道，整 孔灌筑混凝土，待混凝土达到设计要求强度，进行预 应力束的张拉，孔道压浆，然后移动支架至下一孔 黄河又是游荡性的河床，每年的汛期流量增大，水位 抬高，河面加宽，同时有较大的冲刷。即使不在汛 期，黄河的河道也是经常摆动游荡的，这是在黄河河 位，按此顺序把全桥２联各１２孔５０ ｍ箱梁现浇施 工完毕。设计施工顺序从南岸开始向北岸逐孔施 工，直至完成２联箱梁施工。 道中修建桥梁工程必须适应的重要特点。根据这种