1.概況
武漢長(zhǎng)江大橋位于湖北省武漢市，西北始于漢陽(yáng)龜山南坡，東南止于武昌蛇山入江的山頭。由于龜蛇鎖江，江面狹窄，大橋全長(zhǎng)1670m，其中正橋長(zhǎng)1156m，兩端引橋長(zhǎng)514m。正橋8墩9孔，每孔橋跨128m，是公鐵兩用雙層連續(xù)鋼桁梁橋，上層為公路，下層為雙線鐵路橋。江底為兩山余脈，除7號(hào)墩地質(zhì)條件較差外，正橋的7個(gè)橋墩都立在堅(jiān)固巖石上。大橋是新中國(guó)成立后在“天塹”長(zhǎng)江上修建的第一座大橋，使人們數(shù)千年盼望長(zhǎng)江“天塹變通途” 的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)，也使長(zhǎng)期分割的武漢三鎮(zhèn)連為一體，從此打通了被長(zhǎng)江隔斷的京廣線，促進(jìn)了南北經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是新中國(guó)橋梁建設(shè)史上第一座里程碑式的橋梁（圖1）。
圖1 武漢長(zhǎng)江大橋全景
橋位處于長(zhǎng)江兩岸之間，江面最窄。最大水位漲落高差約19m，設(shè)計(jì)流速0.4～3.0m/s，設(shè)計(jì)流量76000m3/s，最大沖刷深度達(dá)22m。覆蓋層在3、4號(hào)墩墩位處最厚，達(dá)25～27m。以下巖石為石灰?guī)r、泥灰?guī)r和頁(yè)巖，極限強(qiáng)度最高達(dá)170MPa（石灰?guī)r），最低為20MPa（泥灰?guī)r）。
武漢為典型季節(jié)性氣候，歷史最高氣溫43℃、最低氣溫14.2℃，多年平均氣溫15.4℃；臺(tái)風(fēng)影響集中在5～11月，江面最大風(fēng)力達(dá)7～9級(jí)； 春季風(fēng)和日麗，6月前后為梅雨季節(jié)；夏季天氣炎熱，雨水充沛集中，年最大降雨量達(dá)1266mm；秋季秋高氣爽，晝夜溫差較大；冬季天氣晴朗，寒冷干燥。
大橋采用公鐵兩用連續(xù)鋼桁梁橋；上層為六車道公路,寬度22.5m；下層為雙線鐵路,寬度14.5m；鐵路活載為中—24級(jí)；船舶撞擊力：順橋向2、3號(hào)墩采用300t，1號(hào)墩采用150t，橫水流方向取上述值的50％；橋址處于6級(jí)地震區(qū)；通航凈高18m。
2.主橋結(jié)構(gòu)
大橋全長(zhǎng)1670m，其中正橋長(zhǎng)1156m，橋跨結(jié)構(gòu)采用3孔一聯(lián)等跨的平弦菱形連續(xù)鋼桁梁，共3聯(lián)，每孔計(jì)算跨度為128m。江中1～8號(hào)墩除7號(hào)墩為鋼筋混凝土管樁基礎(chǔ)外，其余均為管柱基礎(chǔ)。墩身高33m，下部寬7.4m、長(zhǎng)13.8m，從管注鉆巖基底算起至墩帽的高度，最高達(dá)64m。公路面和兩側(cè)人行道均為鋼筋混凝土板，行車道板厚13cm，上鋪以1cm防水層、4cm加鋼絲網(wǎng)的混凝土保護(hù)層和總厚度為4cm的瀝青混凝土、瀝青沙摩擦層。
?。?） 主橋鋼梁
本橋?yàn)楣F兩用橋，公路在上層，鐵路在下層（圖2）。鐵路為雙線，線間距離為4.1m，鐵路橋面在鋼梁兩側(cè)亦設(shè)有同樣寬度的人行道。主桁為平行弦桿的菱形桁架，桁高16m，桁距10m。每孔分為8個(gè)16m的大節(jié)間，由補(bǔ)充的豎桿將大節(jié)間再分為2個(gè)8m的小節(jié)間。
圖2 鋼梁橫斷面
由于主桁長(zhǎng)細(xì)比較小，應(yīng)力折減不多，
因而采用H型截面，既能充分發(fā)揮材料強(qiáng)度，又能大大簡(jiǎn)化制造工作。主桁主要節(jié)點(diǎn)的鉚合是與鋼梁安裝同時(shí)進(jìn)行的，為使鋼梁在伸臂安裝時(shí)維持良好的上拱度，各主要節(jié)點(diǎn)均隨裝隨鉚，并且規(guī)定鉚合工作不得落后于三個(gè)8m長(zhǎng)的小節(jié)間。
在架設(shè)過(guò)程中，當(dāng)伸臂為112m時(shí)，部分弦桿的安裝應(yīng)力，已超出運(yùn)營(yíng)時(shí)的應(yīng)力。為了解決這一問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中采用了增設(shè)墩旁支架的方案（圖3），限制最大伸臂為112m。
圖3 墩支架施工
(2)主橋基礎(chǔ)
在初步設(shè)計(jì)中，正橋基礎(chǔ)采用氣壓沉箱法，但由于氣壓沉箱法在施工中面臨著巨大困難，因而采用了管柱結(jié)構(gòu)的新設(shè)想進(jìn)行基礎(chǔ)施工。而管柱結(jié)構(gòu)新技術(shù)需要解決以下難題：管柱如何通過(guò)20m沙層并達(dá)到巖層；在巖面不平的情況下，如何防止翻砂；如何鉆巖成孔，如何保證管柱內(nèi)水下填充混凝土的質(zhì)量達(dá)到與巖石固結(jié)密貼等。
橋墩基礎(chǔ)采用管柱基礎(chǔ)方案的有1～6號(hào)墩及8號(hào)墩。1號(hào)墩基礎(chǔ)為長(zhǎng)方形，用管柱24根。其余六個(gè)橋墩的基礎(chǔ)均為圓形，直徑16.76m，每墩各有管柱30或35根，管柱內(nèi)鉆入巖層深2～7m，3、4號(hào)墩管柱長(zhǎng)42m，重50t，通過(guò)覆蓋層23m。鋼筋混凝土管柱全部在工地分節(jié)制造，每節(jié)長(zhǎng)度一般為9m或12m，每根管柱最下端設(shè)有帶加勁肋高1.2～1.5m的鋼管靴（圖4、圖5、圖6）。全橋共用管柱224根，總延長(zhǎng)6000m。
圖4 圍令浮運(yùn)就位
圖5 利用管柱進(jìn)一步下降圍令
圖6 帶鋼管靴的管節(jié)
7號(hào)墩由于基底為破碎的碳質(zhì)頁(yè)巖，橋墩范圍內(nèi)巖面高差達(dá)6m，河床沒(méi)有覆蓋層，因而在技術(shù)設(shè)計(jì)中采用了直徑55cm的鋼筋混凝土管樁方案。7號(hào)墩基樁共計(jì)116根，每根樁容許承載能力為172t，在全部基樁中有80根管樁的入巖深度達(dá)到15～17m。
(3)施工組織及施工控制
正橋鋼梁為三聯(lián)各為3孔等跨的平弦連續(xù)菱形桁架，每孔計(jì)算跨徑為128m。由于橋址處水深湍急，風(fēng)力可達(dá)9級(jí)，右岸江底巖層上幾無(wú)覆蓋層，一年中水位變化達(dá)15到18m，下弦桿中心標(biāo)高離低水位約35m，而且航運(yùn)繁忙，用滿布式贗架法或浮運(yùn)法架設(shè)鋼梁，都是不適宜和不經(jīng)濟(jì)的。因此，利用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的特性，鋼梁的架設(shè)采用懸臂法。對(duì)支點(diǎn)附近弦桿的加固，是采用增加弦桿永久截面的辦法予以解決的?？紤]工廠制造鋼梁的能力以及橋梁竣工通車的日期，選取架梁方案從兩岸分頭進(jìn)行。為了避免在連續(xù)梁中部合龍所造成技術(shù)上的困難和復(fù)雜性，確定從左岸向江心架設(shè)兩聯(lián)，從右岸向江心架設(shè)一聯(lián)，而且左岸架梁工作應(yīng)先于右岸4至6個(gè)月開始，使兩岸架梁工作約可同時(shí)達(dá)到江心6號(hào)墩。
3 主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
?。?）武漢長(zhǎng)江大橋江心橋墩基礎(chǔ)采用了新型的管柱結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，避免了氣壓沉箱法所將遭遇到的幾乎難以克服的困難，使全部工程均可在水面上進(jìn)行，相對(duì)的不受水位限制，大大縮短工期，改善勞動(dòng)條件，并節(jié)約資金。7號(hào)墩位于破碎灰質(zhì)頁(yè)巖上，不適合管柱結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，因而合理的采用了管樁基礎(chǔ)。“管柱鉆孔法”在大橋首創(chuàng)并成功運(yùn)用后，實(shí)事證明管柱鉆孔法是先進(jìn)的，是改善勞動(dòng)條件、縮短工期降低造價(jià)的關(guān)鍵，它從根本上消除了沉箱方案中不可能解決的困難使深水基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和施工方法得到了前所未有的新發(fā)展。
2）大橋鋼梁采用了平行弦桿、菱形桁架、三孔等跨連續(xù)梁，主桁桿件一律采用工字形斷面，反撓度用三種不同的節(jié)點(diǎn)板來(lái)控制。這樣減少了工廠制造及現(xiàn)場(chǎng)安裝工作，運(yùn)營(yíng)維修亦稱便利。在設(shè)計(jì)時(shí)，采用了調(diào)整應(yīng)力的計(jì)算方法，使受正負(fù)力矩的桿件應(yīng)力接近，節(jié)約了鋼材，并簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)細(xì)節(jié)。由于采用菱形桁架，在同一板厚情況下，桁架高度可以減小為16m，施工方便，經(jīng)濟(jì)美觀。鋼梁制造所達(dá)到的高度精確性以及伸臂安裝法的運(yùn)用，都達(dá)到了世界先進(jìn)的技術(shù)水平。
3）在施工方面，施工組織完善。設(shè)計(jì)、制造并運(yùn)用了許多新型機(jī)具，逐步充實(shí)并改進(jìn)了新技術(shù)的施工操作方法，提高了我國(guó)橋梁工程施工水平，培養(yǎng)出一批橋梁建設(shè)力量。
4 有關(guān)資料
橋 名：武漢長(zhǎng)江大橋
橋 型：鋼桁架連續(xù)梁
跨 徑：每孔128米
橋 址：湖北省武漢市
設(shè)計(jì)單位：中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司
施工單位：中鐵大橋局集團(tuán)
混凝土用量：91500m3
鋼材用量：21420t
造價(jià)：7189萬(wàn)元。
建成日期： 1957年10月15日
