深圳市彩虹大桥设计与施工

1、深圳彩虹大桥设计与施工薛锡芝（深圳市市政工程设计院，广东深圳518028）摘要：深圳彩虹大桥主桥为跨径 150m的单跨下承式钢管砼刚架系杆拱桥，介绍了该桥的总体布置、结构设计 和施工要点。关键词：彩虹大桥；拱桥；系杆拱；钢管砼结构；桥梁设计和施工。1简介深圳彩虹大桥是构成深圳世纪大桥的两座钢管拱桥之中的一座，该桥跨越深圳火车北站29条股道，主桥采用跨径150m的单跨下承式无铰钢管砼柔性系杆拱桥，主桥构造见图1。该桥由深圳市市政工程设计院设计， 中铁二局深圳工程公司承建，整个工程于1998年9月正式动工，主桥于 1999年12月建成，全线已于 2000 年3月通车。2、结构设计2.1主要设计技术

2、标准桥面宽度：桥面总宽23.5m，拱脚处桥面宽28米。 桥面净空布置为3.75m （人行道）+16m （双向四车道）+3.75m （人行道）；计算行车速度：60km/h ；荷载标准：设计活载：汽-超20，挂-120，人群荷载4.5km/m2；温度影响力：分别按升温 15oC，降温15oC计算;风载：基本风压强度取 1200Pa；地震基本烈度：7度； 设计坡度：主桥纵坡为 2.5%，横坡为双向1.5% ； 桥下净空：不小于 7.2m ；2.2拱肋及横撑彩虹大桥主桥拱轴线采用悬链线，拱轴系数1.167。跨径为150m （计算跨度148 m），矢跨比为1/4.5。每片拱 肋均由4根上下弦钢管（750

3、 X 12mm）和上下平联（ 400 X 10mm ）、腹杆（245 X 10mm）焊接成四肢格构桁 式截面，截面高度 3.0m，宽度2.0m。在拱脚实腹段取消 了上下平联和腹杆，用钢板连接上下弦钢管。上下弦钢管 和拱脚实腹腔内泵送 50号微膨胀砼。两片拱肋的横向中 心线距离为18.5 m。全桥横撑设两道由横、斜撑组成的K形横向联结系和4道由横撑组成的一字形横向联结系。在每片拱脚实腹 段内设剪刀形联结以增加拱肋横向刚度。横撑由500X10mm的钢管组成，斜撑由500X 10mm的钢管组成，上 下横撑和上下斜撑之间由腹杆（299 X 8mm）联结。横、斜撑的钢管内不填充砼。2.3吊杆主桥共设17

4、对吊杆，每点吊点纵向中心间距8m,每点吊点为双吊杆，其中心间距为48cm,每根吊杆均采用挤包双护层大节距扭绞型成品索，每根吊杆钢束由61根7mm高强度低松弛镀锌钢丝组成，钢丝标准强度为 1670Mpa，吊杆钢束均采用高密度聚乙烯（ PE护层）双 护层防护。吊杆上、下端采用可调式冷铸镦头锚。2.4水平系杆每片拱肋各设16束水平系杆，每束由 1215.24mm 高强度低松弛预应力钢铰线组成，钢绞线标准强度为 1860Mpa。系杆钢束设置在拱肋下防撞栏外侧，在拱脚处 穿过拱肋，锚固于帽梁外侧。系杆锚具采用OVM15-12型。系杆钢绞线束防护同吊杆钢束，采用高密度聚乙烯（PE护层）双护层防护。2.5桥

5、面系主桥桥面系采用悬浮体系，端部简支在桥墩帽梁牛腿 上，不与拱肋端横梁固接，中横梁由预应力钢一高托座砼 组合梁、箱型加劲纵梁组成。全桥有箱型加劲钢纵梁36片，其中标准加劲钢纵梁32片，长X宽X高分别为 7016 X 1000 X 600mm，壁厚 10m m,吊装重量1.738T,端纵梁4片，长X宽X高分别 为 7858 X 3000X 600mm，壁厚 10mm，吊装重量 6.0T。本桥设横梁17片，横梁均为箱形截面，分中横梁15片，梁长23.8m；端横梁2片，梁长28.0m两种。横梁宽 0.98m，吊装重量约15T。每片横梁内设置 2束7-7 5钢 绞线，锚具为 OVM15-7型。彩虹大桥

6、主桥整体化层采用3cm厚水密性50号防水砼浇注，内设冷轧带肋焊接钢筋网。整体化层表面铺设 YN-JQT防水涂料。桥面铺装选用 5cm厚SMA改性沥青 砼，设计采用SMA-16型，和普通沥青砼桥面相比，由于使用了改性沥青和 SMA混合料，使桥面具有非常好的高 温抗车辙能力，适合在年平均气温高的南方地区推广。2.6下部结构主桥桥墩采用整体承台上中心间距为18.5m的两个等截面圆形墩身。 其外轮廓尺寸为：墩身2.8m ,墩顶由 2.8m变化到3.4m。两个墩身之间利用帽梁连接，以 增强其横向刚度。在墩顶上设有抗震挡块。主墩采用23.0米钻孔灌注桩基础，并设有横向系梁。由于桩位于铁 路站场，钻孔机械难

7、以进入施工现场，故桩基采用人工挖孔的办法施工。3结构分析计算彩虹大桥主拱肋及桥面系的安装主要可分为几个工 序： 钢管拱肋分段吊装、就位、焊接；拱肋内泵送顶升砼； 吊装横梁； 吊装纵梁；（5）吊装空心板； 浇注后浇结构层砼； 桥面附属设施及铺装层施工。 各阶段外荷载产生的水平推力都通过张拉水平系杆来平 衡，因此必须设计一套合理的施工加载程序，确定各阶段可以加多少外荷载，加载以后又要张拉哪些水平系杆以及 张拉多少力。由于主桥是刚架拱，无论是加载还是张拉水 平系杆，上下部结构之间均相互影响，同时由于各个水平 系杆两端经过拱脚段和帽梁的孔道既有平弯，又有竖弯， 各系杆摩阻损失各不相同，在已知理论张力的

8、情形下，要准确定出可供操作的锚下张力非常困难。在实际施工过程中，系杆的张拉是以控制墩顶水平位移为主、设计提供的系杆锚下张力及伸长量为辅来指导施工的。因此各墩墩顶水平位移必须实行实时跟踪监测，此外对其它要素也根据需要进行实时跟踪监测或阶段性监测，以指导下一阶段施工，并对结构安全性进行预警。施工全过程主要监测、监 控内容有：单墩墩顶水平位移；拱肋拱轴线线型及 旁弯； 拱肋和墩柱各控制截面应力； 成桥动、静载试验。5结束语：彩虹大桥在方案设计阶段，经过方案比选及方案竞 标，最终确定为单孔下承式钢管砼刚架系杆拱桥， 该桥既 满足了深圳火车北站远期规划的需要，又最大限度的保证了桥梁施工期间对京九铁路列车

9、的正常通行。 桥建成后与 周围环境相协调，颇得市民好评，取得了良好的经济效益和社会效益。这种刚架系杆拱桥的设计关键要处理好几个 方面的问题，首先要处理好拱座位置的构造，因为该位置是拱肋、盖梁、墩柱三种构件的交汇处，同时水平系杆和 竖向束又在该位置通过， 局部受力非常复杂； 其次要合理 设计施工加载程序， 保证施工阶段结构安全，运营阶段结构受力合理；此外，要非常重视拱桥的稳定分析，合理选择横撑型式及布局。Design And Construction Shenzhen Rainbow BridgeXue XizhiAbstract:Shen zhe n Rain bow bridge is a on e-spa n 150m dow n-through tied arch bridge, which arch web is composedof con crete-filled steel tube. The prin ciples of the gen eral arra ngeme nt, structure desig