林同炎“非对称外倾拱桥结构设计”实例，大饱眼福啦~

南宁大桥位于南宁市东南边，北起青山路，主桥跨越邕江航道，连接南岸蟠龙新城的规划路。整个桥位北岸位于青秀山风景区西侧，柳沙新区东侧，桥位南岸穿越蟠龙新城的中心。

主要技术标准

道路等级：城市主干路I级

计算行车速度：50km/h

车道荷载：城—A级

桥面宽度：桥面全宽35m,设置双向六车道

通航净空：净宽2×85m，上底宽2×65m，净高10m，侧高6m

设计洪水频率：1% 通航等级：III级

通航水位：最高75.25m 设计水位：H1%=79.864m

南宁大桥工程由跨越邕江的主桥、南北两岸引桥、引道及附属工程组成，路线设计总长1314.773m，其中桥梁总长734.502m，采用

3×46+50+300+50+4×46m的孔跨布置，两岸引道共长580.271m，设置双向六车道，桥面及路基宽度均为35m。主桥为大跨径曲线梁非对称外倾拱桥，单孔跨度300m，由两条倾斜的肋拱、桥面曲线钢箱梁、倾斜的吊杆及桥面系杆组成。拱肋由钢箱拱肋段和混凝土拱肋段组成。

结构设计

1、拱轴线型

? 拱肋均由钢箱拱肋段和混凝土拱肋段组成，东西两拱肋向外倾斜，但都位于

各自的拱平面内；在拱平面内，拱轴线由钢箱拱段的悬链线、混凝土拱肋段

的圆曲线和直线共同组成。

? 东侧拱肋全拱计算跨径300m，全拱计算矢高82.92m，折算矢跨比为1/3.62；东侧拱肋拱平面与水平面的夹角为69.71559°

? 东侧拱肋钢箱拱肋段计算跨径262m，计算矢高45.18m，折算矢跨比为1/5.80，拱轴线线形采用m=1.244的悬链线；混凝土拱肋段拱轴线由R=41.677m的圆曲线和直线组成

? 西侧拱肋全拱计算跨径300m，全拱计算矢高86.74m，折算矢跨比为1/3.46；西侧拱肋拱平面与水平面的夹角为66.54158°

? 西侧拱肋钢箱拱肋段计算跨径262m，计算矢高48.04m，折算矢跨比为1/5.45，拱轴线线形采用m=1.190的悬链线；混凝土拱肋段拱轴线由R=43.765m的圆曲线和直线组成

2、主桥上部混凝土结构总体设计

? 南宁大桥主桥上部混凝土结构是连接主桥钢箱拱、钢箱梁、引桥混凝土箱梁及承台的空间复杂结构，其由内外倾斜的混凝土拱肋段、肋间横墙、肋间平台以及其中的预应力体系、人行通道等所组成的一个空间结构体系。所有主桥上部混凝土结构采用C60高强耐久性混凝土。整个结构布置于承台顶面上。

? 主桥上部混凝土结构总体高度为40.44米，横桥向宽度达67.40米，纵桥向达30.08米。东侧拱肋横桥向与水平成69.71559度倾角，西侧拱横桥向与水平面成66.54158度倾角。

2.1混凝土拱肋设计

混凝土拱肋采用等宽变高的单箱单室截面，拱肋宽度7.5m，拱肋高度由顶端的10.1m渐变至承台顶面的14.621m（东拱）或14.672m（西拱），拱箱高度按照2.5次抛物线变化。为了与钢拱段协调，拱箱四角采用切角设计，切角尺寸为63×63cm，混凝土拱肋段标准壁厚80cm。

靠近承台顶面附近，从标高68.00m至承台顶面标主63.00m区段，拱箱壁厚渐变增加至300cm。混凝土拱肋段内部共设置两道横隔板：其一与肋间平台对应，设置厚度为4.55m的横隔板，用于肋间平台预应力、施工期临时系杆的锚固；其二与肋间横墙顶部对应，设置厚度为1.0m的横隔板。除此之外，还增设了两道厚0.60m，宽1.50m的环状横肋，以改善拱肋横向应力分布。

?在拱平面内，东侧拱肋底板与水平面前倾角度由拱脚81.978度渐变至拱顶39.749度；西侧拱肋底板与水平面前倾角度由拱脚81.961度渐变至拱顶41.118度。

? 横桥向，P5墩东拱与水平面倾角为69.71559度，西拱与水平面倾角为66.54158度。

总体上，混凝土拱肋段分为I、II、III段等三个大区间进行施工，东拱I、II段分界面位于标高83.50至87.325米之间，II、III段分界面位于标高91.019至97.256米之间；西拱I、II段分界面位于标高82.816至87.561米之间， II、III段分界面位于标高91.055至97.287米之间；各分界面为台阶形。

? 为了避免拱肋预应力体系与肋间平台预应力体系的干扰，混凝土拱肋II段分为两次浇筑，在与肋间平台预应力锚固槽口对应的范围内，拱肋实心段、倒棱、拱箱壁内侧20cm厚部分作为第一次浇筑部分，待肋间平台预应力张拉锚固、封锚之后，第二次浇筑拱箱壁外侧60cm部分。

? 为保证肋间平台预应力的张拉、锚固施工，同时为保证混凝土拱肋外观质量要求，在拱肋Ⅱ段第一次浇筑层上设置预应力槽口，二次浇筑时封闭。

?由于拱肋施工时，拱肋混凝土与肋间横墙及肋间平台浇筑需同步进行，故拱肋内侧与肋间平台、肋间横墙相交，其混凝土为整体结构。

?钢箱拱肋与砼拱肋的连接段为钢砼连接过渡段，是保证拱肋多次应力扩散的设计结构，同时能保证拱肋应力均匀、有效过渡。在砼拱肋段顶部，设置封头端板、开孔板连接件等构成的钢帽结构，同时砼拱肋段顶部的封头端板上，设置砼振捣孔，确保砼拱肋段顶部的砼在混凝土施工时能浇筑密实；在钢砼接合面处，砼拱肋的高度、宽度均比钢箱拱每边增大46mm，在钢箱拱1#节段吊装后，可以进行适当微调，以补偿砼拱肋浇筑时可能产生的误差。

2.2肋间横墙设计

? 肋间横墙布置于承台顶面，连接东西拱脚段，起到拱脚横撑的作用, 由2个隔板分为3个箱室组成。顶板、侧板、竖向隔板等标准厚度均为60cm薄壁结构。其顶面形状为R21.5m的圆柱面，并分别与东西拱肋内侧面相切, 顶面圆柱最低点标高为72.792m。

? 横桥向宽度40米，其边界受到承台、混凝土拱肋的约束；为防止整体浇筑在混凝土收缩、徐变作用下出现纵桥向裂缝，肋间横墙横桥向分三区进行浇筑，预留两处宽度0.6～1.0米的后浇带。

2.3肋间平台设计

2.3.1肋间平台的组成

肋间平台由一段平台主梁和连接东西两拱肋的横梁共同构成；肋间平台采用预应力混凝土结构，是主梁钢箱梁、引桥混凝土箱梁的支承结构，是东西拱肋的横向连接构造，是系杆锚固、系杆张力与拱肋推力相互平衡的关键构造。

2.3.2平台主梁设计

肋间平台主梁部分横桥向宽34.00m，底面宽21.80m，中心高4.70m，翼缘高1.15m，其外形与主桥钢箱梁、引桥混凝土箱梁的扁平箱相似。平台主梁内设置两道宽度3.00m的锚固横梁，用于锚固系杆；设置有五道宽0.80m的纵肋；整个平台主梁被锚固横梁、纵肋划分为18个箱室。平台主梁箱室顶板厚0.40m、底板厚0.40m、斜腹板厚0.30m。平台主梁与主桥相邻的端头设置了一道厚1.00m的端隔板，其上下游分别设置了长1.70m，宽7.70m，高0.85m的下盘牛腿，对主桥钢箱梁提供支承。平台主梁与引桥相邻的端头设置了一道厚1.50m的端隔板，其上下游分别设置长2.00m宽6.50m，高2.10m的下盘牛腿，对引桥提供支承。

2.3.3平台横梁设计

? 平台横梁纵桥向宽10.45m，高4.36m，为预应力混凝土实心结构，在与拱肋相交处的横梁下缘，设置宽2.00m，高1.00m的倒棱。

? 东侧平台横梁中部设置一道施工缝,将整个平台分为两段,该施工缝不但要作为预应力张拉、接长的锚固面，同时要传递纵向、竖向双向剪力，因此，本道施工缝设置了凹凸状体的双向抗剪齿。

3.主桥上部混凝土结构预应力体系

3.1预应力工作面的定义

为满足拱肋预应力体系分段锚固、分段接长的要求，承台及拱肋中定义了NO1～NO12等工作面，所有拱肋预应力体系均在这12个工作面上锚固、张拉及接长。其中NO1 ～ NO3工作面水平布置于承台内，其余工作面布置于拱肋内并垂直于拱轴线。

对于肋间平台预应力体系，为保证肋间平台预应力体系的锚固张拉接长施工，在肋间平台上设置了大量的预应力束锚固槽口，锚固面均与预应力束轴线垂直。

拱肋工作面定义图

承台工作面定义图

3.2 拱肋预应力

 在混凝土拱肋段的顶板、底板、内外侧腹板内共布设有A、B、C、D、E、F、G、H、I、J9组（共64束）预应力钢束，分别为Φs15.24-12、 Φs15.24-15、Φs15.24-27、Φs15.24-37三种预应力钢束。为确保水下结构内预应力束的耐久性，A～G组预应力束下面一段采用环氧涂层钢绞线。所有预应力钢束下端均采用P型锚具锚固。预应力束在拱肋箱壁上对中布置，即所有预应力束管道中心距拱肋外表面的距离均为40cm。其中A、D、E、H组预应力束的最上端锚固于钢--砼连接段，为钢--砼连接构造提供预压力。

拱肋预应力分组表

3.3肋间平台预应力

在肋间平台内共设置A、B、C、D、E、F、G7组（计145束）预应力钢束，分别为Φs15.24-7、Φs15.24-15、Φs15.24-22、Φs15.24-27、Φs15.24-31、Φs15.24-37六种预应力钢束，根据不同部位采用单端或双端张拉，部分预应力束采用连接器接长。

肋间平台预应力分组表

4、检修通道

混凝土拱肋段在肋间平台顶面附近，设置了高1.40米，宽0.80米的人洞，供检修人员从桥面直接进入混凝土拱箱内部。向上可进入钢箱拱肋段，向下通过设置在拱肋横隔板上的Φ0.80米人洞，检修人员可到达拱箱内的承台顶面，通过设置在承台顶面的高1.60米，宽0.80米的横向人洞可进入肋间横墙内室。沿检修线路均设置了由角钢等构成的人行梯、休息平台。

肋间平台顶板设置了Φ0.70米人洞，供检修人员从桥面进入肋间平台内部，18个箱室间均设置有高1.20米、宽0.80米的纵横向人洞，便于检修作业。在肋间平台端横隔板上也设置了高1.20米、宽0.80米纵向人洞，检修人员可由此进入钢箱梁进行检修作业。

5、混凝土外表面涂装

混凝土表面的涂装，除达到标志性工程景观设计所要求的外观色彩和质感外，更主要的是对混凝土结构提供腐蚀防护措施，防止混凝土表层碳化、硫化，防止冲蚀、结晶作用，以延长混凝土结构寿命。因此要求本工程所选涂料必须具备以下要求：

涂料施工工艺简单，工期短；

涂层与混凝土表面及涂层本身具有足够的粘结强度；

涂层耐潮湿、耐浸泡；

涂层坚韧耐磨，抗开裂性能好；

对混凝土表面处理的要求低，涂料能够在潮湿的混凝土表面施工。