深圳彩虹大桥设计与施工 薛锡芝
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主桥构造见图1。该桥由深圳市市政工程设计院设计，中的一座，该桥跨越深圳火车北站29条股道，主桥采中铁二局深圳工程公司承建，整个工程于1998年9月用跨径150m的单跨下承式无铰钢管砼柔性系杆拱桥， 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主要设计技术标准 ⑴ 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）； ⑵ 计算行车速度：60km/h； ⑶ 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；
作者简介：薛锡芝（1962— ），男，高级工程师，1984年毕业于南京工学院土木工程系，工学学士，1987年毕业于西安公路学院公路系，工学硕士
深圳彩虹大桥主跨150米下承式钢管砼刚架系杆拱桥设计
风载：基本风压强度取1200Pa； 地震基本烈度：7度；
⑷ 设计坡度：主桥纵坡为2.5%，横坡为双向1.5%； ⑸ 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（Ф750×12mm）和上下平联（Ф400×10mm）、腹杆（Ф245×10mm）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Ф500×10mm的钢管组成，斜撑由Ф500×10mm的钢管组成，上下横撑和上下斜撑之间由腹杆（Ф299×8mm）联结。横、斜撑的钢管内不填充砼。 2.3 吊杆
主桥共设17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Ф7mm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12Ф15.24mm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―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×宽×高分别为7016×1000×600mm，壁厚10mm，吊装重量1.738T，端纵梁4片，长×宽×高分别为7858×3000×600mm，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7-7ф5钢绞线，锚具为OVM15-7型。
彩虹大桥主桥整体化层采用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Ф2.8m，墩顶由Ф2.8m变化到Ф3.4m。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2Ф3.0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：⑴ 钢管拱肋分段吊装、就位、焊接；⑵ 拱肋内泵送顶升砼；⑶ 吊装横梁；⑷ 吊装纵梁；⑸ 吊装空心板；⑹ 浇注后浇结构层砼；⑺ 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：⑴ 单墩墩顶水平位移；⑵ 拱肋拱轴线线型及旁弯；⑶ 拱肋和墩柱各控制截面应力；⑷ 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
薛锡芝（1962-）男，高级工程师，1984年毕业于南京工学院，获学士学位，1987年毕业于西安公路学院，获硕士学位
深圳彩虹大桥主跨150米下承式钢管砼刚架系杆拱桥设计
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 Bridge
Xue Xizhi
Abstract: Shenzhen Rainbow bridge is a one-span 150m down-through tied arch bridge, which arch web is composed of concrete-filled steel tube. The principles of the general arrangement, structure design and construction are introduced. Keywords: Bridge; arch bridge; tied arch; concrete-filled steel-tube structure; bridge design and construction.
薛锡芝（1962-）男，高级工程师，1984年毕业于南京工学院，获学士学位，1987年毕业于西安公路学院，获硕士学位
