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荆岳长江大桥
2015-05-05 
 
   1  概况

   荆岳长江大桥位于湖北、湖南两省交界处,总长5420m,其中大桥长4302.5 m,主桥主跨采用816m不对称混合梁斜拉桥(图1)。

   桥位地处长江中游,两岸大堤间距2330m,设计流量79900m3/s,最大冲刷深度16.0m。覆盖层厚度12-20m,北岸基岩为白云岩,岩体局部有溶蚀、断层、揉和层间剪切带,构成了独特的软硬混层岩体结构;南岸基岩为粉砂质泥岩,层间剪切带、揉皱破碎的岩体相间分布。

   大桥采用六车道高速公路标准,设计速度100Km/h;桥面宽度33.5m;基本风速V10=29.0m/s;船舶撞击力:顺水流方向16000 kN,横水流方向8000kN; 基岩地震动峰值加速度100年超越概率水平10%为94.5cm/m2,100年超越概率水平5%为146.6 cm/m2;通航净空: 净高>18m;单孔双向通航净宽不小于450m。

   图1  荆岳长江大桥全景效果

   2 主桥结构

   图2  主桥桥型布置
 
   (1)总体布置

   主桥采用100+298+816+80 +2×75=1444m双塔不对称混合梁斜拉桥(图2)。北边跨长398m,设1个辅助墩和1个过渡墩;南边跨长230m,设2个辅助墩和1个过渡墩。主桥采用半飘浮结构体系,在索塔、辅助墩、过渡墩处设置竖向活动支座,共7对,每个索塔处设4组纵向粘滞阻尼器。在北边跨辅助墩、过渡墩顶钢箱梁内设置铁砂混凝土压重块,克服支座负反力。

   (2)索塔基础

   北塔基础为两个直径30m、厚8M 的圆形分离式承台。承台横桥向总宽72.8m。共设26根直径3.0m的钻孔灌注桩,按嵌岩桩设计。南塔基础为两个29.5×23.3m,厚8m 矩形分离式承台,共设40根直径2.2m的钻孔灌注桩,桩长70m,按摩擦桩设计。北塔基础为深水基础,采用钢围堰施工方案(图3、图4)。
    

   图3  北塔钢围堰基础  

   图4  施工栈桥及水中平台

   图5  索塔

   (3)索塔

   索塔采用双柱H型结构,南、北索塔高224.5m、265.5m(图5),下横梁以上高200m、220.6m,高跨比0.238、0.264,桥面以上北塔较南塔高20.6m。上、中塔柱为单箱单室D形截面,尺寸8.8m×5.8m,壁厚1.0m×1.2m;下塔柱为单箱双室D形截面,外轮廓尺寸渐变至13.0m×12.0m。顺桥向上塔柱均为8.8m,中、下塔柱宽度由8.8m渐变为13m。除索塔附近几对拉索直接锚固在混凝土塔壁上外,其余索均锚固于塔内钢锚梁上。斜拉索张拉过程中钢锚梁与牛腿一端固结,一端滑动;锚固后,钢锚梁与牛腿两端固结;考虑后期换索、断索等工况下塔壁受力安全,在索塔锚固区配置一定数量的钢筋。

   (4)主梁

   1)主梁断面

   北边跨和中跨主梁采用扁平钢箱梁(图6),南边跨主梁采用与中跨钢箱梁外形一致的预应力混凝土箱梁(图7)。主梁标准断面采用分离式双边箱的结构型式,两边箱之间以横梁相连接,北塔区和北边跨辅助墩、过渡墩墩顶压重区梁段采用整体式单箱三室断面。主桥箱梁全宽38.5m,至索塔区渐变为36.5m,梁高3.8m。

   图6  钢箱梁标准断面(单位:mm)

   图7  混凝土箱梁标准断面(单位:cm)

   2) 斜拉索和索梁锚固型式

   拉索按扇形布置,每个索面由26对高强度平行钢丝斜拉索组成,全桥共4×52对斜拉索。混凝土箱梁采用锚固齿块结构,拉索锚固于梁底。钢箱梁采用栓接锚拉板方案。南边跨索距7.5m,中跨和北边跨索距15m,北边跨尾索区索距13m。

   3) 主梁钢混凝土结合段

   主梁钢混结合面设置在中跨侧距索塔中心26.0m处,由于本桥跨度大、桥面宽、主梁轴力大的特点,结合段采用带钢格室的部分连接填充混凝土方案。结合段钢格室为封闭箱形结构,长2.0m、高0.8m、宽0.6m,钢格室通过钢箱梁加强段与钢箱梁连接,其内填充混凝土。钢箱梁加强段在U肋中间加设T形加劲,长2.8m。为保证钢—混凝土结合面结合紧密,在结合段还设置有纵向预应力钢束。为保证混凝土浇注时在箱体内能够自由流动,在钢格室顶板上开设浇注孔,隔板上设置连通孔。钢混结合段采用C50自密式混凝土,钢箱梁主体结构材质均采用Q345qD,锚拉板结构材质采用Q420qD。

   3、主要技术特点和创新点

   (1)根据桥位区地质和水文条件复杂、通航、防洪和抗震等级高的建设条件采用布置大跨度非对称混合梁斜拉桥,其主跨居斜拉桥世界第六,双柱H型塔高度居世界第一,多项技术指标均位居世界前列。

   (2)为克服桥位区断层、揉皱破碎带、层间剪切带、岩溶等不良地质影响,采用大规模超深群桩基础和水下基础;北塔采用分离式双钢围堰基础型式+嵌岩桩,减小了深水基础和钢围堰的规模。

   (3)选用PK断面作为超宽混合梁斜拉桥主梁的断面型式,充分发挥了主梁断面的受力效率。支架现浇PC箱梁横向采用分幅、纵向采用分段的施工方法,解决了超宽混凝土箱梁易于开裂的通病。主梁钢混接头采用多钢格室前、后承压板式结构型式,改进施工工艺,分段制作并顶推拼装,减小了混凝土收缩和温差效应。

   (4)在千米级混合梁斜拉桥中,采用栓—焊锚拉板式索梁锚固型式,使锚固构件具有可修性、可换性,延长了使用寿命。

   (5)索、塔锚固区采用钢锚梁构造型式。斜拉索张拉施工时钢锚梁一端固定、一端滑动,运营期两端固结,充分发挥了钢锚梁的受力效能,降低了运营期断索、换索对塔壁砼产生的不利影响。

   (6)结合自然环境因素、材料因素、构件因素及结构因素等进行分析,提出大型混合梁斜拉桥耐久性的保证方案和措施,通过合理的构造设计和细节设计,使桥梁具有可检性、可修性、可换性、可控性及可持续性,以提高使用寿命,节省养护费用。

   4  有关资料

   桥  名:荆岳长江大桥

   桥  型:双塔双索面混合梁斜拉桥

   跨  径:816m

   桥  址:湖北省荆州市,湖南省岳阳市

   建设单位:荆岳长江公路大桥建设指挥部

   设计单位:湖北省交通规划设计院

   施工单位:四川公路桥梁建设集团公司

   湖南路桥建设集团公司

   中交第二公路工程局有限公司

   混凝土用量:217800m3

   钢材用量:51123t

   造  价:23.4亿元

   
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