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湖北西陵长江大桥
2015-04-10 
 
   1.概况

   西陵长江大桥是三峡水利枢纽工程前期准备工程的关键项目。该桥位于长江江面较为开阔的西陵峡江段,距上游三峡大坝4.5km,江段水深流急,枯水期江面宽约为850m。

   该桥主桥为单跨双铰式钢箱梁悬索桥,主跨900m跨越整个水面,确保了三峡大坝施工、截流期间多次航道交换等情况下的桥下自由、安全通航,大坝竣工之后大桥作为永久性公路通道(图1)。

   该桥按四车道布置,车行道宽15m,两侧人行道宽1.5m,桥面净宽18m。设计荷载:大坝施工期间,通行650kN特种车(一重一轻两车道行驶)及汽—136,满载2900kN单车过桥,520kN牵引车于桥面正中行驶;永久荷载为汽车—超20级、挂车—120,人群荷载为3.5kN/㎡。设计风速V10=26m/s。通航标准:主江床按双航线布置,净宽﹥340m;引航道底宽180m~220m;桥下净空按最高通航水位以上﹥18m。地震基本烈度6度,按7度设防。

   图1  大桥全景

   2.主桥结构

   大桥主跨900米的单跨双铰全焊钢箱加劲梁悬索桥,悬索桥北背索跨度255米,南背索跨度225米;引桥北岸三孔、南岸四孔30米预应力钢筋混凝土简支T梁,全桥长1118.66米(图2)。

   图2  全桥布置(单位:m)
 
   1)主塔

   主塔为钢筋混凝土门式框架结构,自承台顶起,塔高120m,塔柱为等截面的空心矩形,塔柱外轮廓尺寸顺、横桥向为6m×4m,塔柱壁厚0.7m,两塔柱间设三道横梁,横梁宽6,高5m,配预应力筋。主塔基础为上、下游分离的群桩基础,塔柱底各设6根直径2.2米柱桩,采用双壁钢护筒,以震动打桩机下沉施工,挖孔、孔内爆破成孔。最大桩长47米,桩底进入弱风化带花岗岩3m以上。

   图3  北锚碇剖面(单位:cm)
 
   2)锚碇

   锚碇采用重力式,南、北锚碇基底均置于弱风化花岗岩内。北锚碇(图3)横桥向宽32m,顺桥向长度为24m~80m,基底尺寸24m×32m;南锚碇横桥向宽32m,顺桥向长度为25.5m~80m,基底尺寸25.5m×32m。锚碇体内设置锚杆及其支撑钢结构(全桥约1000吨)作为主缆的锚固传力构件,锚杆前端与主缆锚固处设锚室。南、北锚碇混凝土分别为约2.5万m3与4.5万m3。

   3)主缆吊索

   主缆中跨矢比1/10.465,主缆采用PWS法编制架设,每根主缆有110股索股,每索股由91根5.1mm镀锌高强钢丝组成,极限强度为1600Mpa。索股两端为热铸锚。主缆外经约560mm,平均长度为1478m,重约23t。

   吊索采用GB1102—74绳7×19直径45mm镀锌钢丝绳。吊索顺桥向间距除两端外均为12.7m,吊索两端为冷铸锚,每吊点两根,采用骑跨式(图5。)索夹为铸钢件,分左右两半,用高强螺栓连接。

   图4 主缆吊索索夹构造(单位:mm)

   4)主梁

   主梁采用全焊扁平钢箱(图6),共72节段,其中标准梁段梁宽(无含风嘴)20.6m、长12.7m、重102t。主梁在工厂制作节段,工地吊装就位,全断面焊接成型。

   图5  钢箱加劲梁断面(单位:m)

   5)主鞍座、散索鞍

   主鞍座与散索鞍均采用铸钢铸造,主鞍座的座体与座极间涂减磨剂,施中用千斤顶分阶段顶推就位,用螺栓销定,主鞍座采用塔顶起重门架安装,散索鞍安装由汽车吊机完成。

   6)桥面铺装采用复合改性沥青砼,总厚度6cm,其中底层为3.5cm厚粗粒式沥青砼,面层为细粒式沥青砼。

   4.技术创新

   1)主跨跨度900米,为国内首座大跨度桥梁。主跨跨越船闸引航道、隔流堤和长江主航道,首度实现一跨过江,有力推动了我国桥梁建设向更大跨度的发展。

   2)在国内首次采用全焊接钢箱梁作悬索桥的加劲梁。全焊接钢箱梁,具有自重轻、空气动力性能好、制造方式灵活、涂装养护方便等优点,从总体上节省了主缆、锚碇、主塔的工程量。

   3)钢箱梁节段节段制造具有较高精度实现了完全互换。节段制造中,采用正作加工的端隔板作内胎,有效地控制了节能端口尺寸,提高了工效。

   4)钢箱梁节段制造使用“倒装法”,即在俯焊条件下完成顶板及闭口肋的全部工厂焊接,并将板件单元组装成整体后翻身180°,消除了仰焊缝,确保焊接质量,减小场地占用,提高制造工效。

   5)吊索设计计算及制造精度较高。钢箱梁节段架设过程中,仅按钢箱梁制造公差于吊索锚头处设置少量垫片,实现了梁段架设全过程吊索长度无调节。

   6)施工控制通过“正装”与“倒装”分析,对上部结构施工各阶段进行了计算机模拟,成功地预测了梁段架设过程中塔顶位移及塔的受力情况,同时考虑了施工过程中多种误差的影响,最终促使主塔在成桥状态处于塔顶向岸微量偏移的理想状态。

   7)钢箱梁梁端支承体系独具技术特色,用料较省。水平支座利用盆式橡胶支座稍加改装,满足使用要求且构造简单。竖向支座兼具纵向限位功能。钢箱梁梁端支座的用量仅为16吨,约占钢箱梁总用钢量的0.22%。

   8)主缆基准束的架设精度较高,实测上、下游基准束高程差仅1~2毫米,实测基准束高程与设计值最大差值为21毫米。

   9)主塔基础为上、下游分离的群桩基础,就本桥的跨度及荷载而言,主塔基础用料较少。

   该桥与国内类似桥梁相比造价最省。获得铁道部科学技术进步奖一等奖,中国建筑工程鲁班奖。

   五、有关资料

   设计单位:中铁大桥勘测设计院有限公司

   施工单位:中铁大桥局集团有限公司

   混凝土用量:85940m3

   钢材用量:钢 9140t、高强钢丝 4900吨

   造价:3.795亿元

   开工日期:1994年3月

   建成日期:1996年8月10日

   
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