８６·　北　方　交　通　２０１０　

宁江松花江特大桥主桥　方案设计及对比研究　

刘义河，赵亮，杨忠，李志博　

（吉林省公路勘测设计院，长春１３００２１）　

摘要：宁江松花江特大桥是跨越松花江的一座特大桥，选定合理的桥梁结构至关重要。简要介绍了初步设　计对主桥桥型方案的比选情况和设计思路，共５种桥型方案，分别为连续箱梁、双塔斜拉、矮塔斜拉、连续梁、中承　式钢管混凝土拱桥，经过比较选择，确定采用跨径为（９５＋３×１５０＋９５）ｍ的矮塔斜拉桥方案。　关键词：特大桥；矮塔斜拉桥；桥型方案；方案对比　

中图分类号：Ｕ４４２．５　４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７３—６０５２（２０１０）０２—００８６—０３　

１工程概况　

大庆至广州国家高速公路（Ｇ４５）为国家高速公　

路网“７９１８网”规划南北纵向线中的第５纵，解放至　

二莫段是大庆至广州高速公路绕越松原市区部分。　

本项目建成后，将与松原东绕越线、珲乌高速松原过　

境段形成松原环城高速公路，对实现国道主干线在　

松原联网，强化松原作为吉林省西部中心城市的交　

通枢纽功能，完善对外交通体系，缓解城市道路交通　

拥挤，促进社会经济发展具有重要意义。宁江松花　

江特大桥为本项目的重要节点工程，位于吉林省西　

北部，第二松花江下游，结合两岸的实际景观，建设　

单位及当地政府对本桥主桥桥型的设计提出了很高　

的要求。　

２桥型方案比选　

２．１　主要设计技术标准　

（１）道路等级：双向四车道高速公路，计算行车　

速度１００ｋｍ／ｈ。　

（２）设计荷载：公路一Ｉ级。　

（３）桥梁纵坡：同路面纵坡；桥面横坡：单向横　

坡，同路面横坡。　

（４）桥梁宽度：主线桥梁采用上下行分离断面，　

半幅桥宽为１２．５０ｍ（０．５０ｍ＋净一１１．５０ｍ＋　

０．５０ｍ）　（５）设计温度：年平均温度４．５￣Ｃ，最高温度　

３７．５＂Ｃ，最低温度一３７．８℃。　

（６）抗震设防标准：地震烈度为Ⅷ度区，地震动　

峰值加速度０．２０ｇ。　

（７）通航标准：黑龙江水系Ⅳ级航道。　

（８）环境类别：Ⅱ类。　

２．２　桥位区域工程地质和水文条件　桥位区属于吉黑褶皱系松辽中断陷中央凹陷，　

与东南隆起相临。主桥桥位河段属于平原区分汉型　

河段。河道蜿蜒曲折，江汉交织，沙滩密布，河槽较　

浅，本桥航道规划等级为Ⅳ级，航道尺度为水深　

１．６ｍ，设计航道底宽５０ｍ，最小弯曲半径为３５０ｍ，　

单向通航净空５０ｍ×８ｍ（因桥位轴线与航迹线不垂　

直，桥位单孔单向通航净宽不小于８６ｍ）。　

２．３　方案总体设计原则　

桥型方案的选择在满足使用要求和经济适用的　

前提下，力求技术先进，结构新颖，行车舒适安全，同　

时考虑泄洪、通航、地质、地震条件以及城市交通发　

展的要求，富有时代气息，与地形、地貌和周围环境　

景观的协调配合，充分体现现代化桥梁建设新水平。　

而主桥跨径对于桥型选择、工程规模、工期、造价有　

重要影响，应依据通航宽度、通航净空、水利、防洪规　

划的有关要求确定。在技术合理的前提下，适当减　

少主桥长度，降低工程造价。　

考虑到桥位汊流情况，航道易变迁的问题，应按　

多孔通航选择主桥桥孔。考虑桥梁的桥墩、桥塔等　

下部结构尺寸要求及通航论证提出的技术要求，主　

桥主跨以大于９５ｍ为宜。对于本桥适宜的桥型主　

要有三种结构类型，即预应力混凝土连续刚构或连　

续梁桥、钢管混凝土拱桥、斜拉桥。　

本工程桥梁全长２２２８ｍ，解放岸引桥为３×（３　

×４０）ｍ简支转连续Ｔ梁，二莫岸引桥为７×（４×　

４０）ｍ简支转连续Ｔ梁＋（３０＋４８＋３０）ｍ预应力混　

凝土箱梁。初步设计主桥提出了１００ｍ主跨连续箱　

梁桥、３３０ｍ主跨斜拉桥、１５０ｍ主跨矮塔斜拉桥、　

１５０ｍ主跨连续箱梁桥和１　１０ｍ跨径中承式钢管混　

凝土拱桥共五种桥型方案。经过技术经济比较后，

　第２期　刘义河等：宁江松花江特大桥主桥方案设计及对比研究　·８７·　

推荐主跨１５０ｍ的５跨矮塔斜拉桥方案（方案三）。　

主桥还可采用大跨径自锚式悬索桥方案。大跨　

径自锚式悬索桥方案，跨径较大，造型宏伟，技术先　进，主梁采用扁平钢箱梁，主桥锚碇采用重力式锚，　

施工复杂，该方案造价最高。本次初步设计大跨径　

自锚式悬索桥方案不进行经济、技术比较。　

图１第一方案桥型构造简图　

图２第二方案桥型构造简图　

①　②　③　④　⑤　

图３第三方案桥型构造简图　⑥　

图４第四方案桥型构造简图　

图５第五方案桥型构造简图　２．４　各方案对比研究　量小。　

为充分体现“适用、安全、经济、美观”的建桥原　（２）第二方案（比较方案）　

则，采用定性与定量相结合的方法对宁江松花江特　本方案主桥采用（５４＋９６＋３４０＋９６＋５４）ｍ五　

大桥主桥５个方案进行比较，使选定的桥型方案科　跨预应力混凝土斜拉桥，漂浮体系，花瓶形索塔，双　

学合理。　肋板梁断面，群桩基础。　

（１）第一方案（比较方案）　该方案跨径大、主塔高，造型宏伟美观，景观效　

本方案主桥上部结构采用（７Ｏ＋５×１００＋７０）ｍ　果好，技术先进，体现时代精神和现代气息，结构采　

七跨预应力混凝土连续箱梁，主墩采用双薄壁墩身，　用全飘浮体系，抗震性能大大提高。主塔采用倒Ｙ　

群桩基础，全长６３０ｍ，桥梁横向全宽２５．５ｍ，双向四　型，拉索为空间双索面，主梁采用双主肋断面，主塔　

车道。上部结构采用变截面预应力混凝土连续箱　采用爬模施工，主梁采用悬臂浇注施工，设计、施工　

梁，采用单箱单室断面，支点梁高５ｍ（高跨比１／　及控制复杂、要求高，造价高。　

２０），跨中梁高２．５ｍ（高跨比１／４０），梁高按１．８次　（３）第三方案（推荐方案）　

抛物线变化；箱梁顶宽１１．５ｍ，底宽６ｍ。主梁采用　本方案主桥为（９５＋３×１５０＋９５）ｍ四塔单索　

悬臂浇注和支架相结合的施工方法。　面预应力混凝土矮塔斜拉桥，整体式断面，桥宽为　

该方案造型简洁、线条明快，结构刚度较大，为　２６．５０ｍ（０．５ｍ＋净一１１．５０ｍ＋２．５０ｍ＋净１１．５０ｍ　

了满足桥梁的抗震要求，主桥需采用一个固接桥墩，　＋０．５ｍ），箱梁采用单箱三室，主桥主墩采用单薄壁　

桥墩台横向均设置横向防震挡块和减震装置，并设　式墩，主桥边墩采用柱式墩。其中３号桥墩与主梁　

置了ＬＯＣＫ—ＵＰ抗震锁定装置。主梁截面采用分　固接，其它桥墩梁墩之间采用支座。为使桥墩在横　

离式单箱单室断面，三向预应力结构。预应力混凝　向地震作用下多个桥墩共同承担上部结构的地震　

土连续箱梁的设计及施工技术成熟，后期维护工程　

力，除３号桥墩外的其它桥墩横桥向与主梁采用弹　８８·　北　方　交　通　２０１０　

塑性阻尼装置连接。基础采用钻孔灌注桩基础，桩　

顶均设置承台与桥墩连接。　

矮塔斜拉桥是介于连续梁桥和斜拉桥之间的桥　

型结构，其塔高较矮（为斜拉桥的１／２左右），连续　

箱梁刚度较大，主梁承受大部分荷载效应，斜拉索只　

承担部分荷载效应，受力以主梁为主。矮塔斜拉桥　

主梁高度较连续梁桥矮，具有纤细、柔美的美学效　

果，克服了连续梁高度过大带来的压迫感和上下部　

结构不协调的弊端。桥塔和斜拉索的设置使其具有　

斜拉桥宏伟、壮观的感觉。　

矮塔斜拉桥的施工方法与连续梁桥基本相同，　

可采用悬浇法施工。施工中不必进行斜拉索二次索　

力调整。部分斜拉桥桥塔较矮，桥塔施工也没有斜　

拉桥桥塔施工复杂。该种结构由于预应力的偏心距　

较大，主梁混凝土和预应力钢材用量较省，每延米造　

价略高于连续梁方案，但低于斜拉桥方案造价。　

主桥桥墩采用钢板围堰，搭设钻孔工作平台进　

行钻孔；挖基浇注水下承台（系梁）的封底混凝土，　

抽水后施工承台（系梁）；桥墩墩身为现浇；主梁０　

号块采用托架浇筑；主塔及主塔鞍座施工；其它梁块　

采用挂篮悬臂平衡浇筑，斜拉索梁段架设斜拉索并　

张拉，合拢段采用悬挂式吊篮浇筑，边孔现浇段采用　

满堂式支架浇筑。主梁、主塔混凝土采用泵送法浇　

筑。　

该方案与周围环境相互协调，线形优美，富有动　

感。　

（４）第四方案（比较方案）　

本方案主桥采用（９５＋３×１５０＋９５）ｍ变截面　

预应力混凝土连续箱梁，双薄壁主墩，群桩基础。　

该方案造型简洁、线条明快，结构刚度较大，对　

固接墩下部的抗震性能要求高，为了满足桥梁的抗　

震要求，主桥需采用一个固接桥墩，由于桥墩高度不　

高，因此由于温度变形对主梁及桥墩受力均不利，中　

孔合拢前需对两侧主梁进行顶压，以降低收缩、徐　

变、降温与升温的不对称程度。主梁截面采用分离　

式单箱单室断面，三向预应力结构，主梁采用悬臂浇　

筑方法施工，设计及施工技术成熟，景观效果一般。　

（５）第五方案（比较方案）　

本方案主桥采用（４５＋５×１１０＋４５）ｍ中承式　

钢管混凝土拱桥，主拱圈采用三角形桁架，主墩采用　

群桩基础。　

该方案桥型新颖，主桥主梁高度小，与桥高配合　

协调。拱桥整体性能差，结构抗震性能较差；设计及　

施工工艺复杂，四跨或五跨中承式的刚架系杆拱，系　杆长，作用在两边跨的系杆张力对各跨水平推力的　

平衡传力路径长，结构受力复杂。施工时由于各跨　

之间恒载要基本保持平衡，因此作业面多，施工组织　

相当困难，且引道路基需加宽２ｍ。　

２．５　方案分析比较　

针对以上５种方案，根据该设计重点考虑的几　

个因素出发，各设计方案分析比较见表１。　

表１　主桥方案综合比较表　

通过比较表可以看出，第三方案采用主跨１５０ｍ　

的四塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，共五跨跨　

越主河槽，通航条件较好，造价略高于同等跨径的变　

截面预应力混凝土连续箱梁桥，但技术先进，抗震性　

能好于连续梁桥。单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥　

方案，技术成熟先进，造型美观，景观效果较好，能与　

城市周围的景观相协调，又能表达当地人的审美需　

求及思想品位，同时地方政府强烈要求在城市附近　

修建景观效果好的桥型，既能体现出当代桥梁的技　

术水平，又能蕴涵未来桥梁发展方向与趋势。因此　

将第三方案作为推荐方案。　

３结语　

大跨径桥梁的选型方案拟定与比选是一项综合　

系统的工程，应在技术可行的前提下，结合项目自身　

的总体建设需求及各类桥型的结构特点，拟定出有　

比选价值的桥形方案，然后遵循安全、适用、经济、美　

观和有利环保的原则进行方案比选。本文所介绍的　

宁江特大桥，其地形、通航、地质条件相对复杂，在桥　

孔布置、桥型选择以及方案比选方面的工作，具有一　

定的工程参考价值。宁江松花江特大桥建成后，将　

成为松原地区松花江上一道美丽的风景。　

参考文献　『１］ＹｒＧＤ６０—２００４。公路桥涵设计通用规范［ｓ］．