1．概況
岳陽(yáng)洞庭湖大橋是岳陽(yáng)市跨越洞庭湖口的一座特大型橋梁。大橋總長(zhǎng)5784.5m，主橋主跨采用310m×2三塔雙斜面索混凝土斜拉橋（圖1）。
圖1 洞庭湖大橋全景
橋址處主槽常水位寬1400m，水深16m～18m，洪水時(shí)水深26m～28m，設(shè)計(jì)流量49600m3/s，設(shè)計(jì)流速1.0m/s。覆蓋層厚度6m～8m，基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度達(dá)10m以上。
大橋采用橋梁寬度20m；計(jì)算速度v=80km/h；通航凈空16m ×70m；地震基本烈度7度；設(shè)計(jì)基本風(fēng)速：一百年一遇10m高10min平均最大風(fēng)速28m/s。
2．主橋結(jié)構(gòu)
主橋?yàn)椴坏雀呷p斜面索預(yù)應(yīng)力混凝土飄浮體系斜拉橋，全長(zhǎng)880m，孔徑布置為130 m +310 m +310 m +130m（圖2）。采用這種結(jié)構(gòu)形式，由于中塔無(wú)后錨索，必須采取措施提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，有效地控制主梁及索塔的變位。為滿足橋梁美觀及通航泄洪的特殊要求，該橋摒棄了采取空間剛性塔、塔頂對(duì)拉索、斜索交叉布置或邊跨加輔助墩等傳統(tǒng)的措施來(lái)提高結(jié)構(gòu)整體剛度，而是研究采用了一套經(jīng)濟(jì)有效的提高結(jié)構(gòu)整體剛度的技術(shù)措施：控制背索索距、中跨壓重、增加尾索剛度以及調(diào)整中塔和主梁的剛度等措施。
圖2 橋型布置
?。?）索塔基礎(chǔ)
圖3 索塔基礎(chǔ)
圖4 基礎(chǔ)施工
塔墩包括兩座邊塔墩和一座中塔墩。邊塔墩及中塔墩分別采用13根直徑300cm及13根直徑320cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。樁基均分三排梅花形布置，盡量減小承臺(tái)尺寸及阻水面積（圖3）。樁基施工平臺(tái)采用鋼管樁與型鋼撐架結(jié)構(gòu)。
承臺(tái)平面形狀為菱形，利用鋼管樁平臺(tái)懸掛套箱圍堰施工（圖4）。一個(gè)承臺(tái)混凝土體積2700m3，施工中控制混凝土核心溫度與表面溫度差≯30℃。
?。?）斜拉索
拉索采用國(guó)產(chǎn)φ7mm低松馳鍍鋅鋼絲， =1600MPa，平行鋼絲束冷鑄墩頭錨固體系，熱擠PE套防護(hù)。塔端為張拉端，梁端為固定端。拉索為扇形布置的空間雙斜索面，塔上標(biāo)準(zhǔn)索距1.2m，梁上標(biāo)準(zhǔn)索距8.0m，背索索距為6m。拉索與橋軸線的傾角為29.66°～80.96°。中塔每邊各22對(duì)索，邊塔每邊各16對(duì)索，加上塔下三對(duì)0號(hào)索，全橋共111對(duì)索，根據(jù)各拉索的設(shè)計(jì)索力并兼顧考慮全橋的整體剛度，分別采用PES7-109到PES7-313等七種規(guī)格的斜拉索，總用鋼量1440t。單根索的最大索力Nmax=6000kN。
由于背索截面是按剛度設(shè)計(jì)的，處于低應(yīng)力狀態(tài)，而且背索索長(zhǎng)將近200m，易發(fā)生索振。梁本身的振動(dòng)也可能引起拉索的參數(shù)振動(dòng)，在大懸臂狀態(tài)下索振可能比較大，另外，斜拉索的風(fēng)雨激振問(wèn)題也引起了設(shè)計(jì)的重視。因此，在設(shè)計(jì)中采取了臨時(shí)抗風(fēng)墩、磁流變阻尼器等技術(shù)措施。
?。?）主梁
圖5 主梁斷面
主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土肋板式連續(xù)梁（圖5），連續(xù)長(zhǎng)度880m。梁肋高H=2.5m，肋寬B=1.7m，梁頂面寬23m，橋面板厚度32cm，標(biāo)準(zhǔn)斷面面積A=15.398m2 ,抗彎慣矩I=8.738m 4。主梁共分成113個(gè)節(jié)段，采用掛籃對(duì)稱懸澆施工。主梁中設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)厚度26cm及40cm、50cm和東、西岸端橫梁共五種規(guī)格橫梁。
主梁預(yù)應(yīng)力布置分前期束和后期束兩種，前期束為布置在梁肋上、下緣的48φS7高強(qiáng)鋼絲，及布置在橋面板內(nèi)的 精軋螺紋粗鋼筋，后期束均布置在中跨跨中區(qū)域下緣和邊跨梁端區(qū)域下緣，均采用19φj 15.24高強(qiáng)鋼絞線。
合攏段長(zhǎng)度為3.6m，采用臨時(shí)剛性連接，水箱壓重并與施工過(guò)程同步御載的方法施工。
?。?）索塔
索塔為C50預(yù)應(yīng)力混凝土寶石形箱形塔(圖6)。自承臺(tái)頂面算起，中塔高125m，邊塔高100m，采用提升模板逐段現(xiàn)澆施工（圖7）。索塔錨固段采用單箱雙室斷面，前錨墻布置4×φj12.54鋼絞線，YM錨固體系；側(cè)墻一共布置42根 精軋螺紋粗鋼筋，YGM錨固體系。
圖6 索 塔
圖7 索塔中塔柱施工
索塔錨固段的構(gòu)造復(fù)雜，為確保安全，按1：1的比例進(jìn)行了節(jié)段模型的荷載試驗(yàn)，在各種荷載工況作用下，其安全性完全能夠滿足預(yù)定的要求。在應(yīng)力、變形和超載裂縫三個(gè)方面，空間有限元分析結(jié)果均與試驗(yàn)結(jié)果良好吻合。
?。?）支座及伸縮裝置
10、14號(hào)連接墩上的斜拉橋支座采用拉壓球形支座。支座設(shè)計(jì)豎向壓力3000KN，豎向拉力1000KN，位移量Δ400mm，轉(zhuǎn)角1°。
綜合考慮結(jié)構(gòu)溫度變形、地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)的縱向飄移及梁端轉(zhuǎn)角等因素的影響，梁端的伸縮變形可達(dá)70cm左右，因此選用SSFB—800伸縮裝置，留有適當(dāng)?shù)母挥嗌炜s量，以備施工誤差及合攏時(shí)梁水平擺動(dòng)的影響。
（6） 主梁縱、橫向限位裝置
為控制主梁在地震及風(fēng)載作用下的縱、橫向位移，設(shè)置主梁縱、橫向限位裝置。橫向限位裝置采用經(jīng)過(guò)預(yù)壓縮的彈性橡膠體，縱向限位裝置采用鋼筋混凝土擋塊粘貼普通板式橡膠支座。
（7） 磁流變阻尼器減振系統(tǒng)
大橋由于其特殊的自然地埋環(huán)境，斜拉索風(fēng)雨振現(xiàn)象較為嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)風(fēng)雨振現(xiàn)象的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)采用了一套磁流變阻尼器系統(tǒng)來(lái)抑制強(qiáng)烈的風(fēng)雨振（圖8、圖9）。全橋?qū)嶋H安裝的阻尼器減振效果非常好。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，安裝磁流變阻尼器后拉索加速度響應(yīng)降低了20～30倍。
圖8 減振系統(tǒng)
圖9 拉索減振系統(tǒng)
3．主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)：
?。?）首次對(duì)多塔PC斜拉橋的基本性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，探索出了一整套提高結(jié)構(gòu)整體剛度、降低尾索應(yīng)力幅的有效方法，在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了不設(shè)穩(wěn)定索和輔助墩的全漂浮體系多斜拉橋結(jié)構(gòu)；
?。?）在國(guó)內(nèi)第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)定橋梁顫振導(dǎo)數(shù)的強(qiáng)迫振動(dòng)法，為我國(guó)橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，大大提高了顫振導(dǎo)數(shù)測(cè)定的準(zhǔn)確性；
?。?）在國(guó)內(nèi)首次開展拉索振動(dòng)的定量觀測(cè)研究，開發(fā)和安裝了世界上第一個(gè)采用現(xiàn)代磁流變控制技術(shù)的拉索減振系統(tǒng)。該系統(tǒng)可使每根拉索都處于最佳減振狀態(tài)，為拉索減振開辟了一個(gè)新的有效途徑；
（4）提出了多塔PC斜拉橋合理施工狀態(tài)確定的正裝迭代法及合理成橋狀態(tài)確定的最優(yōu)化方法，提高了計(jì)算速度與施工控制精度，合攏高程誤差僅3毫米；
（5）提出了索塔預(yù)應(yīng)力優(yōu)化布置的概念，得到了不同方案最優(yōu)化布束的理論解答，為今后斜拉橋索塔的優(yōu)化布束提供了理論依據(jù)；
（6）開發(fā)了適應(yīng)多塔斜拉橋構(gòu)造特點(diǎn)的系列施工技術(shù)，包括配置空間轉(zhuǎn)動(dòng)錨座和水平止推裝置的新一代前支點(diǎn)掛籃等；
?。?）開發(fā)了C60高性能混凝土的配比及生產(chǎn)工藝，并在國(guó)內(nèi)首次在特大型橋梁工程上推廣應(yīng)用。
大橋獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國(guó)家優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)金質(zhì)獎(jiǎng)、詹天佑土木工程大獎(jiǎng)、中國(guó)建筑工程魯班獎(jiǎng)。
4.有關(guān)資料
橋名: 岳陽(yáng)洞庭湖大橋
橋型: 預(yù)應(yīng)力混凝土多塔斜拉橋
跨徑: 310m
橋址: 湖南省岳陽(yáng)市
設(shè)計(jì)單位: 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院
施工單位: 湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司
岳陽(yáng)公路橋梁建設(shè)公司
鋼材用量: 8823噸
混凝土用量：53407m3
造價(jià): 8.4億元
建成日期: 2000年10月
