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1、重庆菜园坝长江大桥桥位比选与桥型方案王福敏张长青（重庆交通科研设计院）摘要：重庆菜园坝长江大桥是重庆市区内规划中的16座跨江桥梁之一，本文结合该大桥的前期研究工作，就该桥的桥位的合理性和桥型方案的可行性进行了初步探讨，希望起到抛砖引玉的作用。关键词：桥位桥型方案比选初探一、概述重庆菜园坝长江大桥北起向阳隧道口的立交从重庆长途汽车站过江，跨越长江接南岸苏家坝，穿过隧道经花园路、大石路与大石立交相接，路线全长约7km，为规划中的城区主干线。路线行径地域分属重庆市渝中区和南岸，辖区内道路纵横，交通方便。上游离鹅公岩大桥约4km,下游距石板坡长江大桥约2km,桥位所在河段为稳定单一顺直河段。目前石板坡
2、长江大桥日通行量已达7万辆。根据对重庆菜园坝长江大桥交通量预测2005年可达26317辆/日，2020年可达52961辆/日。建桥已显得非常必要。二、桥位自然条件1、水文根据长江水利委员会重庆水文站提供的寸滩水文站自1938年建站以来至1993年最高、最低水位等特征记录，河段在寸滩水文站上游，寸滩水文站常年洪水位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。另据长江水文委员会长江上游水文水资料勘测局对长江大佛寺大桥水文调查分析计算报告（1996年5月）资料，长江三峡水库建成后要满足防洪，排沙、发电、航运等综合要求，具库区洪水期水位将低水位
3、运行，一般保持在145m左右。因此大桥所在河段在三峡水库建成后一般仍接近天然河道特征，河道基本维持现状。2、地震烈度根据国家地震局出版的1990年版中国地震烈度区划图，菜园坝长江大桥及其引道线路位于地震基本烈度VI度区内。根据场地土及场地类别的划分标准，覆盖层属中软场地土，基岩为坚硬场地土，建筑场地类别属In类场地。线路距最近一次5.4级地震中心（重庆统景地震）1015km。本项目大桥设计根据重庆市计划委员会重计委固1998652号批文，按VII度地震烈度设防。3、工程地质该桥南岸地形相对较陡峭，北岸地形较平缓。其地质特征为南岸岩石基本裸露，覆盖土层薄，北岸由于长江回水、局部回填土及珊瑚坝的影
4、响，覆盖土层由南向北逐渐增厚。岩层主要由砂岩和泥岩组成，具极限抗压强度分别为：砂岩7.018.OMPa,泥岩612MPa桥址地带无滑坡、断层等不良地质现象，两岸谷坡稳定。三、桥位方岸比选重庆市最近修订编制的重庆市城市总体规划修编城市道路规划中，根据重庆的情况，采用了“一系统、两纵、三横、四环、七放射”的道路网络布局形式。重庆菜园坝长江大桥是城市总体规划修编中主城区规划的16座跨江特大桥梁之一，它的修建将缓解长江大桥交通拥挤的现状、促进南部区发展的重要举措。所选桥位在符合重庆城市总体规划道路网络布局的同时，更注重解决和缓菜园坝立交，长江大桥、南平转盘和牛角陀地区交通拥挤的主要矛盾，并与现有嘉陵江
5、大桥、复线桥、鹅公岩大桥、李家泥大桥形成一个较为完善的交通网络。同时，也为规划中横贯重庆市主城区的交通大动脉、重庆市城市客运立体交通的重要组成部分之一的轨道交通3号线提供了依托实体。这样一个浩大的工程建设，必须从路网功能、征地拆迁、建设工期、工程投资等方面加以控制，因此，在桥位选择上，经过充分调查，最初选取了上游桥位、中游桥位和下游桥位进行综合比较（图1）。但经初略比较发现，下游桥位无明显优点，且桥轴线与水流方向的交角较大，沿途拆迁量大，故而取消，只对上游桥位和中游桥位进行详细比较。图1桥位比较所推荐的桥位，由于地形的限制，桥位在北岸均与重庆长途汽车站连接，南岸的自由度大，可适当根据需要选择登
6、陆地点。由于从重庆长途汽车站到向阳隧道口立交和从花园路到大石立交对所有桥位均相同，因此桥位比较主要针对从重庆长途汽车站到花园路转盘立交之间进行，同时对此岸起点不作过多选择，但就南岸登陆地点的不同进行比较。1、上游桥位上游桥位方案的路线大约在铜建村登陆，经长江电工厂技校后与电子26所附近的花园路立交相接，与其他桥位方案路线汇合。此方案的优势在于，主桥轴线与流水方向垂直，主桥长较短，隧道长度最短，除铜建村周围房屋较多外，其余地方拆迁量相对较小，对铜元局地区开发有利。它不利的一面，要拆铜建村新建的别墅区，拆迁资金较大，从铜建村到花园路的路线较长，高架桥较多，工程量大。从拆迁考虑，由于上游桥位不是城市
7、总体规划中的方案，无红线控制范围，故沿线所建楼房较多，工期不易保证。2、中游桥位中游桥位方案主要依据本工程机会研究所给定的路线总体走向和城市总体规划修编资料，结合两岸地形、地貌条件确定的。中游桥位北岸连接点与上游桥位相同，在南岸的登陆点位于苏家坝油库附近，路线经油库在长江电工厂变电站附近下穿隧道，冉经工人塘农机库与花园路立交相接。该桥位的主要优点线路顺直，从向阳隧道口立交开始到大石立交没有过多的弯道；在隧道人口前沿线拆迁量相对较小，主桥登陆后设的小型立交，解决了桥头开发的需要；该桥位方案可以迅速、快捷地将重庆火车站、菜园坝汽车站等城市交通主枢纽连接起来，提高其道路服务水平。从拆迁考虑，由于中桥
8、位是城市总体规划中的方案，有红线控制范围，故沿线所建楼房不多，工期易保证。其缺点是桥轴线与水流方向有一夹角，同时主桥与隧道比上游桥位要略长一些。四、桥型方案比选1、确定桥型方案的原则(1)造价要求所选桥型力求技术先进，结构独特有别于重庆市区内已建桥梁，同时满足工程数量省、造价低、投资少、经济合理的原则。(2)施工要求所选桥型应满足有成熟施工经验、所需施工设备少、工艺简单的要求，以减小施工难度、加快施工进度、节省投资金额、保证施工质量。(3)通航要求长江水运繁忙，为减少船舶撞墩的机率，确保桥梁的安全，适当增大和合理布置通航孔跨径，并且抵抗船舶撞击具有足够的安全，同时所选桥型应保证在施工时不能影响
9、船只通行。(4)景观要求桥位处于市区繁华地段，且与长江大桥和鹅公岩大桥相邻，因此，所选桥型既要求美观、与城市环境相协调。2、桥位对桥型的制约原长江大桥主桥跨为86.5m+4X138m+156m+174m+l04.5n)最大通航孔径174m。桥位处枯水通航宽300m左右。在大桥跨径布置时考虑到桥墩不能占据现有通航航道，也不能削减航道宽度，而且，此处河道略有弯曲，水流较为复杂，大桥桥墩的设置应充分考虑航道水流流向的影响，和与原长江大桥桥墩对应配合问题。据此，大桥主桥主孔跨径直大于300m,该孔径范围为三峡水库建成后长上游的通航等级提高留有足够的余地。3、桥型方案选择所选择方案合理、施工方便快捷，与
10、长江大桥桥型相协调，又能充分反映自身的特点的桥型。对于主桥部分，在方案选择时，从国内外已修建的各类桥型广泛人手，对梁式体系、拱式体系、刚架体系、悬索体系进行了综合分析比较，结合确定桥型方案的原则。首先认为吊桥型式在本桥位是不合适的、不经济的。因为主河道宽不过300m，加上北岸为重庆火车站和汽车站，地区交通网络基本形成，基本没有足够的空间位置放置吊桥的锚陡，即使有拆迁量也太大。由于具体的地形条件限制，吊桥在此桥位是不可行的。其次，由于路线所经桥位河床断面呈南岸陡峻北岸平缓之势，且跨主河段长约300m,目前钢管混凝土拱桥的跨径已超过420m,在重庆市区范围内还未有一座跨长江的拱桥，结合地形在跨越枯
11、水通航孔考虑316m的中层式拱桥或下承式无推力拱桥，可以解决桥墩抗推力的问题，但拱桥方案存在巨大的抗推力，桥墩阻水面积大，扰流碍航。对于跨径超过300m的桥型选择，斜拉桥也是首选方案之一，该类型的桥梁设计、施工工艺成熟，跨径在300m左右的斜拉桥是比较容易实现的。为体现山城的风貌，三塔斜拉桥方案也是可考虑的方案之一。目前超过300m跨径的连续刚构桥在国外正在进行建设，国内最大跨径为270m,设计中的为280m,连续刚构桥与长江大桥最为相似，但是，跨径超过300m后，连续刚构巴不经济。基于以上分析，提出三种桥型方案进行初步比较，即&钢管混凝土拱桥：轻盈、经济、美观；b、三塔斜拉桥：雄伟、美观、体
12、现山城特点；c、连续刚构桥：上部造型与长江大桥对应、施工工艺成熟初选方案如图2所示。其具体布置概况如下：(1)钢管混凝土单拱桥本方案主桥为4X156.8m+360m布跨的钢管混凝土拱桥，主桥全长987.2s该桥型在外形上是桁架拱，透视空间大，结构轻盈，拱桥线形优美，拱圈由钢管焊接成骨架内冲填混凝土，为使结构美观，不外包混凝土，但在拱脚附近外包混凝土，以满足受力和防腐的需要；吊杆采用PE防护技术，保证其使用寿命，采用分段吊装施工。基础米用桩基础，基础承台置于河床底部。从施工角度考虑，本方案最大的特点，是能够把主拱圈化整为零，再分段拼装，施工节段所需现浇的混凝土方量小、重量轻、周期短，有利于推进施
13、工进度。工期、主拱圈施工，可采用天线吊装、悬臂拼装或转体施工工艺，不影响桥下通航。从景观上考虑，本方案从北案较平缓地势，通过三个大拱接到南岸较高的地势，适合该地势的特点。(2)三塔斜拉桥本方案主桥为146m+2X380m+146m布跨的三跨一联预应力混凝土斜拉桥，主桥全长1052mo主梁为单箱截面，梁高2.8m,桥宽33.5m,施工采用挂篮对称悬浇采用三塔斜拉桥，主要是该桥位的要求，在枯水期间通航宽在300m左右，跨径适中，中间的主塔位于珊瑚坝上，施工方便，从整个气势上刚好反映山城的阳刚之气和城市特点。边、中跨跨径的确定，同样考虑施工时能对称、平衡；设置辅助墩，增加桥梁整体刚度，使建成通车后在
14、车载作用下两边跨端部不出现上拔力。边、中跨比值为0.38经济合理。(3)三拱钢管混凝土拱桥本方案主桥为3X316.8m的钢管混凝土拱桥，主桥长950.4m=该方案在外型上是桁架拱，透视空司大，结构轻盈，线形优美，其主拱的处理与方案一相同。本方案从景观上考虑，从北岸较平缓地形通过三个连拱接到南岸较高的地势，基本适合该地势的特点。(4)连续刚构本方案主桥为155m+260m+260m+155m,总长830m。采用本方案可与重庆长江一桥遥相呼应，该方案施工最成熟，后期养护较少主要不足是城市景观效果不突出，通航净空受到一定限制。经初步比较评价，四个方案的工程经济估算列于表1。估算主要成果表表1桥长 m
15、 1099.2950.4方案三方案四(三塔斜拉(连续刚桥)构)1052830估算总金亿元 2.27额2.593.092.363.063.2l2.50估算总金额亿元2.61（含轻轨）五、桥型方案比选从反映出的工程数量及投资金额来看，钢管混凝土拱桥具有工程数量较小、投资金额少的优点，从施工上考虑，拱桥高空拼装杆件多，工艺要求高，但目前国内己有多座大桥建设成功的施工经验，可供借鉴，另外，在重庆两江上无类似桥型，结构外型美观;三塔斜拉桥方案，单塔施工流程单一，工艺成熟可靠，工程进度快，不足之处是目前国内没有工程事例，工程数量略大，主塔的刚度是本桥设计的重点，本方案巧妙地将大桥形状与山城城市融为一体。从维护管理方面考虑，两方案均有后期养护问题。上述两个方案都能将繁华的火车站、滨江路、铜建村别墅群和南岸融为一体，形成又一城市景观。综合以上比较，我们认为钢管混凝土拱桥方案从设计、施工都比较成熟，投资也比较经济合理，方案可行。三塔斜拉桥方案其关键是提高中间主塔的刚度不易实现。建议在今后的设计阶段，重点对桥跨布置、结构形式、尺寸、细部
