劉雙喜 北京交科公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

　　摘 要：紅河特大橋是云南省紅河州建水(個(gè)舊)至元陽(yáng)高速公路的控制性工程，結(jié)合該項(xiàng)目前期研究工作，就該橋橋位的合理性和橋型方案可行性進(jìn)行了探討。針對(duì)橋型方案提出了主跨628m懸索橋、主跨428m斜拉橋，以及主跨330m鋼-預(yù)應(yīng)力砼組合連續(xù)剛構(gòu)三個(gè)主橋橋型方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選研究，為其他類似橋梁工程提供了參考。

　　關(guān)鍵詞：橋位;橋型;懸索橋;斜拉橋;連續(xù)剛構(gòu);

　　1工程概況

　　紅河州建水(個(gè)舊)至元陽(yáng)高速公路工程是是云南省中長(zhǎng)期高速公路網(wǎng)布局(2016～2030年)的重要組成部分，同時(shí)也是紅河州南部高速網(wǎng)中的重要組成部分，在國(guó)家和區(qū)域路網(wǎng)中居重要地位，項(xiàng)目全長(zhǎng)124.3km。本項(xiàng)目采用雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基寬度為25.5m，設(shè)計(jì)速度采用80公里/小時(shí)。紅河特大橋于元陽(yáng)縣南沙水電站上游跨越紅河水庫(kù)，是該項(xiàng)目的控制性工程。

　　2建設(shè)條件2.1氣象水文

　　項(xiàng)目區(qū)地處云南高原，屬低緯度高原季風(fēng)氣候區(qū)，受喜山運(yùn)動(dòng)與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，地殼強(qiáng)隆與下降幅度較大，溝谷切割深，地勢(shì)高差懸殊，氣候垂直變化大，干雨季分明，總體氣候溫和、雨量充沛。年平均蒸發(fā)量為1815.8mm，年平均氣溫15.9℃，極端最低氣溫-4.7℃，極端最高氣溫30.3℃。

　　紅河特大橋跨越紅河水庫(kù)，水庫(kù)正常蓄水位267.0m，校核洪水位272.9m，無(wú)通航要求，橋梁跨徑布置及橋面高程不受洪水位控制。

　　2.2工程地質(zhì)

　　橋位區(qū)域?qū)贅?gòu)造溶蝕侵蝕中山區(qū)，地形起伏大，山體陡峻，沖溝較發(fā)育。區(qū)段內(nèi)分布的主要地層為粉質(zhì)黏土、灰?guī)r、白云灰?guī)r等。區(qū)域內(nèi)存在一條斷裂帶-萬(wàn)年青斷裂(F29)，該斷裂帶屬于紅河斷裂帶，是川滇菱形塊體的南邊界斷裂。該斷裂大致沿紅河展布，向東南延出區(qū)外，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)530km，總體走向北西。

　　2.3地震

　　項(xiàng)目區(qū)域地震動(dòng)反映譜特征周期為0.45s，地震動(dòng)峰值加速度值為0.15g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

　　3橋位方案比選3.1橋位選擇主要影響因素

　　紅河特大橋橋位選擇主要考慮以下因素:

　　(1)橋梁跨水庫(kù)位置應(yīng)在兩岸接線主要控制點(diǎn)和走廊帶上下游一定范圍內(nèi)。若接線距離橋位太遠(yuǎn)，展線過(guò)長(zhǎng)，則比選意義不大。

　　(2)橋位所處區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜，存在溶洞、溶隙、溶槽發(fā)育強(qiáng)烈的地質(zhì)斷裂帶，橋址選擇應(yīng)盡量避免地質(zhì)不穩(wěn)定區(qū)域。

　　(3)橋位所處區(qū)域地形起伏較大，為適應(yīng)路線在此段落降坡要求，橋面標(biāo)高不宜過(guò)小。

　　3.2橋位選擇

　　根據(jù)路線總體走向，以跨水庫(kù)橋梁橋位選擇主要影響因素為基礎(chǔ)，提出K線方案、D3方案與D4方案進(jìn)行同深度方案比選。

　　圖1 橋位方案路線平面分布圖 下載原圖

　　三個(gè)方案橋位區(qū)水庫(kù)兩岸地形均呈“V”字形地貌，橋梁跨越水庫(kù)水面寬度在300～400m之間，橋面距離水面高度在150～205m之間，跨水庫(kù)橋梁均需采用大跨徑橋型結(jié)構(gòu)。

　　表1 各橋位及接線方案綜合比較表 下載原圖

　　由表1可知，K線紅河特大橋雖墩高較高，但路線較順直，里程最短，段落總體工程規(guī)模最小，造價(jià)最低，且K線橋位橋型選擇與地形匹配性較好。另外，K線橋位地質(zhì)條件及施工條件與其他方案相當(dāng)。經(jīng)綜合比較，選定K線方案為跨水庫(kù)推薦橋位。

　　4主橋橋型方案提出與比選

　　根據(jù)大橋建設(shè)條件，考慮地形地貌、地質(zhì)情況、美觀、造價(jià)、施工難易程度等因素，適合的橋型方案有懸索橋、斜拉橋及剛構(gòu)橋。

　　4.1主跨628m懸索橋方案

　　根據(jù)大橋跨越“V”型河谷的特點(diǎn)，采用一跨跨越水庫(kù)的方案，主橋采用單孔628m懸索橋，兩岸引橋均采用40m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，本方案橋梁全長(zhǎng)1004m。

　　圖2 主跨628m懸索橋方案 下載原圖

　　主橋橋塔采用鋼筋混凝土多層門式框架，塔柱為變壁厚矩形單箱單室結(jié)構(gòu)。兩岸錨址區(qū)山體穩(wěn)定，地質(zhì)條件良好，兩岸錨碇均采用隧道錨型式。主纜采用預(yù)制平行鋼絲股法，每根主纜為91股，每股含91根5.1mm鍍鋅高強(qiáng)鋼絲。上部結(jié)構(gòu)加勁梁采用扁平流線型鋼箱梁，正交異性板橋面，梁高3m，全寬30.5m(含風(fēng)嘴)。

　　方案特點(diǎn):

　　(1)主橋一跨跨越水庫(kù)，采用單跨雙鉸體系，兩側(cè)邊跨設(shè)置引橋。

　　(2)橋址位于活動(dòng)斷層附近，懸索橋?qū)偃嵝泽w系橋梁，對(duì)于橋梁抗震優(yōu)勢(shì)明顯。

　　(3)加勁梁組件在工廠加工，現(xiàn)場(chǎng)拼裝后采用整體纜索吊裝，施工難度較小。

　　(4)大橋主跨突出，形態(tài)均衡，加勁梁剛勁、輕盈，視覺(jué)形象連續(xù)流暢，外觀造型剛?cè)岵?jì)，具備了功能與形式統(tǒng)一的優(yōu)美形態(tài)。

　　4.2 (44+120+420+120+44) m斜拉橋方案

　　根據(jù)兩岸接線線型，考慮合理的邊中跨比，斜拉橋方案橋跨布置為(44+120+420+120+44) m，半漂浮體系。兩岸引橋均采用40m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，本方案橋梁全長(zhǎng)1004m。

　　圖3 斜拉橋橋型方案 下載原圖

　　橋塔采用H型索塔，塔高約262m。斜拉索采用空間雙索面扇形布置，采用低松馳高強(qiáng)度環(huán)氧涂層鋼絞線索。主梁采用“工”字型鋼縱梁、橫梁、小縱梁通過(guò)節(jié)點(diǎn)板及高強(qiáng)螺栓連接形成鋼構(gòu)架，構(gòu)架上架設(shè)預(yù)制橋面板，現(xiàn)澆膨脹混凝土濕接縫，與鋼梁上的抗剪栓釘形成整體，組成組合梁體系。

　　方案特點(diǎn):

　　(1)主橋一跨跨越水庫(kù)，采用半漂浮體系，兩側(cè)邊跨設(shè)置引橋。

　　(2)橋址位于活動(dòng)斷層附近，斜拉橋?qū)偃嵝泽w系橋梁，對(duì)于橋梁抗震優(yōu)勢(shì)明顯。

　　(3)橋面板除主塔附近及兩端橫梁頂采用現(xiàn)澆外，其余部分均采用預(yù)制拼裝，施工難度較小，但周期較長(zhǎng)。

　　(4)大橋主跨突出，形態(tài)均衡，加勁梁剛勁、輕盈，視覺(jué)形象連續(xù)流暢，景觀效果突出。

　　4.3 (80+150+330+150+80) m鋼-預(yù)應(yīng)力砼組合連續(xù)剛構(gòu)方案

　　根據(jù)橋址地形條件，考慮合理的邊中跨比及主橋墩高因素，連續(xù)剛構(gòu)橋方案橋跨布置為(80+150+330+150+80) m，兩岸引橋均采用40m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，本方案橋梁全長(zhǎng)1018m。

　　主橋上部構(gòu)造采用鋼-預(yù)應(yīng)力砼組合連續(xù)剛構(gòu)方案，330m主跨跨中設(shè)置108m長(zhǎng)鋼箱梁。主跨箱梁支點(diǎn)梁高16.0m，跨中梁高3.5m。全橋?yàn)閱蜗鋯问抑备故浇孛妫攲?2.5m，底寬6.5m。主梁采用三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。主墩采用雙肢變截面空心墩，其余橋墩采用薄壁空心墩及矩形墩。

　　圖4 連續(xù)剛構(gòu)橋橋型方案 下載原圖

　　方案特點(diǎn):

　　(1)主橋一跨跨越水庫(kù)，采用多跨連續(xù)剛構(gòu)體系，兩側(cè)邊跨設(shè)置引橋。

　　(2)主跨跨中設(shè)置108m長(zhǎng)鋼箱梁，不但有效降低了自重，增強(qiáng)了連續(xù)剛構(gòu)的跨越能力，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也大力提高了施工速度。

　　(3)最大墩高約178m，高空泵送砼難度及風(fēng)險(xiǎn)性較高，施工難度較大。

　　(4)大橋選型與周圍地形、環(huán)境相吻合，景觀效果較好。

　　4.4主橋橋型方案比選

　　三個(gè)橋型方案綜合比選詳見(jiàn)表2。

　　表2 各橋型方案綜合比選表 下載原圖

　　5結(jié)語(yǔ)

　　對(duì)于地形、地質(zhì)情況復(fù)雜的山區(qū)公路大型橋梁，應(yīng)以“適用、耐久、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)”為目標(biāo)，綜合考慮橋位選擇及橋梁結(jié)構(gòu)選型。

　　本文結(jié)合該項(xiàng)目前期研究工作，針對(duì)紅河特大橋橋位地形、地質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)，討論了橋位選擇主要影響因素，以及與兩岸接線之間的關(guān)系。討論了對(duì)于跨越大型“V”型深溝地形橋梁各可選橋型方案的適用性和可行性。該大橋橋位及橋型方案的比選研究可為類似工程建設(shè)提供借鑒。

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