1、概況
宜昌長江公路大橋是滬渝高速公路跨越長江的一座特大型橋梁。
橋位區(qū)長江兩岸均為丘陵地形,枯水期水面寬度約960m,常年平均水深8.7m,設計流量91000m3/s,設計洪水頻率1/300。年平均氣溫15.9~16.5℃,最低氣溫為-14.8℃,最高氣溫為43.9℃。橋位區(qū)多年平均降雨量為1155.2mm,年平均降雨日121天,平均相對濕度78%。歷史瞬間最大風速34m/s。
基巖為鈣泥質及泥鈣質膠結礫巖,為軟質巖,極限抗壓強度較低。
該橋為主跨960m單跨雙鉸鋼箱加勁梁懸索橋,雙向四車道,兩側設2×2.0m人行道,橋寬30m(圖1、圖2)。設計荷載為汽車-超20,掛-120;設計行車速度80km/h。通航標準為內河一級二類。地震基本烈度6度,按7度設防。
圖1 宜昌大橋夜景
2、主橋結構
圖2 宜昌大橋主橋橋型布置
?。?)索塔
采用門架式索塔(圖3. 圖4)。承臺為分離式矩形,砼總計4866m3 。每個承臺設8根直徑為2.5m的挖孔樁,南、北塔樁長分別為27m和14.6m。
南塔承臺以上塔高142.227m,北塔承臺以上塔高112.415m,設有上、中、下三道橫梁;塔柱為箱形結構,壁厚0.8~1.1m,塔頂順橋向柱頂寬6m,其下按100:1的斜率漸變,橫橋向寬5m。
塔柱外模均采用整體大塊鋼模板,每次澆筑高度為4~4.5m;橫梁采用大直徑鋼管樁支撐體系和預埋牛腿搭設支架的現(xiàn)澆。
圖3 索塔
圖4 封頂后的索塔
?。?)主梁
主梁為扁平鋼箱,全焊結構,全長958.2m,寬30m, 中心高3m;共劃分為三種計80個節(jié)段,其中:長12.06m的標準節(jié)段76節(jié),長7.332m的端節(jié)段與長13.488m的跨中節(jié)段各兩節(jié)。
鋼橋面為正交異性板,采用U形加勁肋;頂板厚12mm,U肋間距590mm,高280mm,厚6mm。上斜腹板板厚12mm,設3道16a球扁鋼縱向加勁肋。底板及下斜腹板厚10mm,設間距400mm的16a球扁鋼縱向加勁肋。主梁橫隔板標準間距為4.02m(厚10.8mm)。在兩道橫隔板中間設有一道頂板加勁肋(高450mm,厚16mm),以加強頂板的剛度,減小汽車荷載作用下的橋面板變形。
人行道懸臂梁頂板厚12mm,其上設有間距300mm的16a球扁鋼縱向加勁肋。人行道下設間距2.01m的支承橫梁,板厚12mm(圖5、圖6)。
鋼箱梁主體結構材質為Q345-E。橋面鋪裝采用7cm厚的雙層SMA。
鋼箱梁標準節(jié)段吊裝重量132.4t;端節(jié)段吊裝重量118.1t,跨中節(jié)段2個,吊裝重量146.6t。鋼箱梁采用纜載吊機吊裝,從跨中向兩端對稱進行。由于受地形、水位條件限制,靠近南北兩岸幾個梁段分別采用蕩運和搭建臨時棧橋平臺、鋪以軌道運輸進行吊裝。
圖6 鋼箱梁節(jié)段
?。?)錨碇
南、北錨碇均為采深埋重力式錨,長65m,寬39m,高度分別為41m和42m。錨碇基底設有一級3m高的臺階,基礎底面上設置8根φ2.0m鋼筋混凝土錨固樁,以增加了基礎的抗滑安全性。
每個錨碇砼采用分層分塊澆筑,層高約2m,塊之間用25號微膨脹砼連接。砼總計87912m3
圖7 錨碇分塊澆筑示意(單位:cm)
圖8 錨碇分層澆筑示意(單位:cm)
?。?)纜索系統(tǒng)
主纜采用預制平行索股, 每根主纜由104束127根直徑5.1mm鍍鋅高強鋼絲的平行鋼絲組成,強度為1600MPa。
主索鞍和散索鞍均采用鑄焊組合結構。主纜錨固系統(tǒng)由64孔預應力體系組成, 其中單錨為24束16根φ15.24鋼絞線,雙錨為40束31根φ15.24鋼絞線。騎跨式吊索采用φ45mmCFRC鋼絲繩。
圖9 主纜架設
3、主要技術特點及創(chuàng)新
(1)運用“一跨過江”的設計理念,實現(xiàn)了工程與周圍景觀的最佳協(xié)調和對通航、防洪、環(huán)境等因素影響最小,被評為國家環(huán)保“100個最佳工程”。
(2)采用深埋重力式錨碇,每個錨碇砼用量僅4.3萬方,為國內同類工程中最經濟。首創(chuàng)在層間增設金屬擴張網、實施施工全過程溫度控制等綜合防裂技術,錨碇未出現(xiàn)一條有害裂縫,為國內大體積砼施工中所罕見。
?。?)采用魚鰭型斷面主梁,改善了結構受力及氣動性能,節(jié)約了鋼材約1090t;首次采用在鋼箱梁橋面板下增設橫向矮肋的設計,減小荷載作用下橋面板局部變形20%左右,改善鋼橋面鋪裝的工作條件。
(4)針對當?shù)販夭畲蟮奶攸c,研究并應用雙層SMA鋼橋面鋪裝技術,至今未出現(xiàn)大面積破損。
?。?)吊索采用強度高、彈性模量穩(wěn)定的CFRC鋼絲繩,改進吊索錨頭設計,錨固采用外置式錨箱結構,提高了結構安全性能,保證了箱內的密水性,方便施工和檢修。
?。?)首次采取了增設橫向天橋而不設抗風纜的技術方案提高貓道抗風穩(wěn)定性,貓道結構安全,工期短,造價低。
?。?)廣泛采用預裂爆破和光面爆破技術,使國內第一高(90m)、陡錨碇基坑,(邊坡率1︰0.25~1︰0.6)安全快速地開挖成功。
?。?)采用ATR技術和差分三角高程測量等新技術對懸索橋進行施工全過程控制,本橋線型高程控制達國際先進水平。
該橋先后獲多項省科技進步一等獎,部優(yōu)秀設計一等獎,中國建筑工程魯班獎,詹天佑土木工程大獎等十多項獎勵。
4、有關資料
建設單位:宜昌長江公路大橋開發(fā)公司
設計單位:湖北省交通規(guī)劃設計院
施工單位:四川公路橋梁建設集團有限公司
湖南路橋建設集團公司
混凝土用量:127800m3
鋼材用量:24173.5t
造價:8.9億元
建成日期:2001.09