劉雙喜 北京交科公路勘察設(shè)計研究院有限公司

　　摘 要：紅河特大橋是云南省紅河州建水(個舊)至元陽高速公路的控制性工程，結(jié)合該項目前期研究工作，就該橋橋位的合理性和橋型方案可行性進行了探討。針對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-預應(yīng)力砼組合連續(xù)剛構(gòu)三個主橋橋型方案進行技術(shù)經(jīng)濟比選研究，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(個舊)至元陽高速公路工程是是云南省中長期高速公路網(wǎng)布局(2016～2030年)的重要組成部分，同時也是紅河州南部高速網(wǎng)中的重要組成部分，在國家和區(qū)域路網(wǎng)中居重要地位，項目全長124.3km。本項目采用雙向四車道高速公路技術(shù)標準建設(shè)，路基寬度為25.5m，設(shè)計速度采用80公里/小時。紅河特大橋于元陽縣南沙水電站上游跨越紅河水庫，是該項目的控制性工程。

　　2建設(shè)條件2.1氣象水文

　　項目區(qū)地處云南高原，屬低緯度高原季風氣候區(qū)，受喜山運動與新構(gòu)造運動的影響，地殼強隆與下降幅度較大，溝谷切割深，地勢高差懸殊，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，水庫正常蓄水位267.0m，校核洪水位272.9m，無通航要求，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530km，總體走向北西。

　　2.3地震

　　項目區(qū)域地震動反映譜特征周期為0.45s，地震動峰值加速度值為0.15g，對應(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)橋梁跨水庫位置應(yīng)在兩岸接線主要控制點和走廊帶上下游一定范圍內(nèi)。若接線距離橋位太遠，展線過長，則比選意義不大。

　　(2)橋位所處區(qū)域地質(zhì)復雜，存在溶洞、溶隙、溶槽發(fā)育強烈的地質(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，橋面標高不宜過小。

　　3.2橋位選擇

　　根據(jù)路線總體走向，以跨水庫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

　　三個方案橋位區(qū)水庫兩岸地形均呈“V”字形地貌，橋梁跨越水庫水面寬度在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。經(jīng)綜合比較，選定K線方案為跨水庫推薦橋位。

　　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、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，采用一跨跨越水庫的方案，主橋采用單孔628m懸索橋，兩岸引橋均采用40m預應(yīng)力混凝土T梁，本方案橋梁全長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(含風嘴)。

　　方案特點:

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

　　(2)橋址位于活動斷層附近，懸索橋?qū)偃嵝泽w系橋梁，對于橋梁抗震優(yōu)勢明顯。

　　(3)加勁梁組件在工廠加工，現(xiàn)場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，視覺形象連續(xù)流暢，外觀造型剛?cè)岵?，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預應(yīng)力混凝土T梁，本方案橋梁全長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、小縱梁通過節(jié)點板及高強螺栓連接形成鋼構(gòu)架，構(gòu)架上架設(shè)預制橋面板，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:

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

　　(2)橋址位于活動斷層附近，斜拉橋?qū)偃嵝泽w系橋梁，對于橋梁抗震優(yōu)勢明顯。

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

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

　　4.3 (80+150+330+150+80) m鋼-預應(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預應(yīng)力混凝土T梁，本方案橋梁全長1018m。

　　主橋上部構(gòu)造采用鋼-預應(yīng)力砼組合連續(xù)剛構(gòu)方案，330m主跨跨中設(shè)置108m長鋼箱梁。主跨箱梁支點梁高16.0m，跨中梁高3.5m。全橋為單箱單室直腹式截面，頂寬12.5m，底寬6.5m。主梁采用三向預應(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:

　　(1)主橋一跨跨越水庫，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長鋼箱梁，不但有效降低了自重，增強了連續(xù)剛構(gòu)的跨越能力，降低了施工風險，同時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險性較高，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

　　三個橋型方案綜合比選詳見表2。

　　表2 各橋型方案綜合比選表 下載原圖

　　5結(jié)語

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

　　本文結(jié)合該項目前期研究工作，針對紅河特大橋橋位地形、地質(zhì)復雜的特點，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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