楠木渡烏江特大橋主橋設計

劉建

摘要：楠木渡烏江特大橋是蘭海高速公路遵義至貴陽段擴容工程上的一座特大橋梁，由南向北橫跨烏江，橋梁全長950m，其中主橋長620m，跨徑布置為40+110+320+110+40m，為雙塔預應力混凝土主梁斜拉橋，梁塔通過支座連接，基本結構體系為半漂浮體系。介紹該橋主橋總體設計及主要結構設計。

Abstract： Nanmudu Wujiang Bridge is a super-large bridge on the expansion project of Zunyi to Guiyang section of Lanhai Expressway. It spans Wujiang from south to north. The length of the bridge is 950m， of which the main bridge is 620m long and the span is 40+110 +320+110+40m， it is a double-tower prestressed concrete main girder cable-stayed bridge. The beam tower is connected by bearings， and the basic structural system is semi-floating system. The overall design and main structural design of the main bridge of the bridge are introduced.

關鍵詞：山區斜拉橋;混凝土斜拉橋;關鍵技術

Key words： mountain cable-stayed bridge;concrete cable-stayed bridge;key technology

中圖分類號：U448.27? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）26-0274-02

1? 概述

楠木渡烏江特大橋是蘭海高速公路遵義至貴陽段擴容工程上的一座特大型橋梁，位于尚嵇鎮縣道002楠木渡大橋下游約450m處，由北往南橫跨烏江。（見圖1）

主橋上部結構為40+110+320+110+40m雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，橋塔采用“H”型塔，塔梁間設置縱向滑動支座，縱向半漂浮體系。過渡墩與主塔之間設置輔助墩。

橋位區為中低山侵蝕、剝蝕地貌，烏江兩岸地形起伏大，地面相對高差240m，地勢陡峭。地質構造為黔中東西構造帶、川黔經向構造帶和新華夏系隆起帶交接復合地帶，地層主要為第四系種植土、紅粘土、二疊系下統茅口組灰巖、寒武系中統婁山關群白云巖。

2? 主要技術標準

①道路等級：雙向六車道高速路;

②計算行車速度：100km/h;

③汽車荷載等級：公路-I級;

④縱坡：1.3%;

⑤橫坡：雙向2.0%;

⑥主橋橋面布置：0.5m（風嘴）+0.25m（檢修道欄桿）+1.38m（拉索錨固區）+0.42m（防撞墻）+15.5m（行車道）+1.5m（防撞墻）+15.5m（行車道）+0.42m（防撞墻）+1.38m（拉索錨固區）+ 0.25m（檢修道欄桿）+0.5m（風嘴）=37.6m。

3? 主要材料

3.1 混凝土

①C55強度等級混凝土：斜拉橋主梁、齒板;

②C50強度等級混凝土：主墩、橋塔及橋塔橫梁;

③C40強度等級混凝土：輔助墩及過渡墩;

④C30強度等級混凝土：群樁樁基礎。

3.2 鋼材

3.2.1 斜拉索材料

斜拉索采用環氧涂層無粘結鋼絞線斜拉索，滿足《無粘結鋼絞線斜拉索技術條件》（JT/T 771的要求。

3.2.2 預應力鋼絞線

主梁、索塔橫梁等體內預應力體系采用低松弛鋼絞線，公稱直徑15.2mm（7？準5.0），公稱面積140mm2，標準強度fpk=1860MPa，彈性模量Ep=1.95×105MPa。

3.2.3 斜拉索阻尼器

斜拉索阻尼器能夠為斜拉索提供4%以上的附加阻尼，阻尼器行程滿足最大振幅不大于L/1700的行程要求。

4? 專題分析

4.1 岸坡穩定分析

根據橋位處烏江兩岸的地形地貌、地質構造、地層巖性、水文地質特征及主橋橋型結構，對烏江兩岸進行岸坡穩定分析，根據分析結果布設主塔位置，最終確定主跨跨徑。

岸坡穩定分析采用Bishop法、Janbu法、摩根斯坦-潑賴斯法（M-P法）、傳遞系數法及有限元數值分析法，最終烏江特大橋主跨跨徑由外業階段初定的350m調整為320m，主橋橋孔布置為40+110+320+110+40m。

4.2 工程場地地震安全性評價

由《中國地震動峰值加速度區劃圖》可知，橋位區地震基本烈度為Ⅵ度，地震動峰值加速度為0.05g。

根據《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008），A類橋梁應根據專門的工程場地地震安全性評價確定地震作用。烏江特大橋主跨跨徑為320m，屬于A類橋梁，采用50年10%越概率地震動（E1地震）和50年2%超越概率地震動（E2地震）進行抗震設防。

5? 主要結構設計

5.1 主梁

主梁斷面采用雙邊箱斷面，含封嘴箱梁全寬37.6m，梁高3.2m（中心高），橋面設置雙向2%橫坡，標準梁段頂板、底板、腹板厚度分別為0.3m、0.4m及0.5m。

為提高橋面板縱向剛度，雙邊箱主梁之間的橋面板設置小縱梁，小縱梁厚度0.4m，高度1.6m。（見圖2）

主梁標準段節段長度6m，邊跨密索區節段長度4.4m，中跨合龍段長度3m。主梁采用縱向、橫線及豎向三向預應力體系，縱向預應力采用預應力鋼絞線及靜軋螺紋粗鋼筋，橫向及豎向預應力采用鋼絞線，其中豎向預應力采用低回縮量錨具工藝。

烏江特大橋梁底設置檢修車，檢修車具有過輔助墩功能。

5.2 索塔

烏江特大橋索塔采用“H”型索塔，由上塔柱、中塔柱、下塔柱、上橫梁及下橫梁組成。遵義側承臺以上高度為143.1m，貴陽側承臺以上高度為197.1m。

索塔錨固區采用混凝土齒板錨固形式，塔柱截面中采用環向預應力體系，抵抗斜拉索的拉力，環向預應力采用預應力鋼絞線，采用深埋錨工藝，最大限度減少預應力槽口對主塔鋼筋的影響。

承臺采用矩形承臺，遵義側主塔（4號塔）承臺尺寸41.5×16.5×5m，21？準2.5m群樁基礎;貴陽側主塔（5號塔）承臺尺寸41.5×22.5×5m，28？準2.5m群樁基礎。

塔內設平臺、人梯及照明設備等附屬結構以備檢查或更換斜拉索。

5.3 斜拉索

斜拉索采用斜拉索采用環氧涂層無粘結鋼絞線斜拉索，索面為雙索面縱向呈扇形布置，主梁拉索縱向標準間距6.0m，邊跨密索區縱向索距為4.4m。索塔上斜拉索的豎向距離分別為2.0m和1.5m。

斜拉索共4×25對，型號分別為15.2-43、15.2-49、 15.2-55、15.2-61、15.2-67型鋼絞線斜拉索。

設計時斜拉索外層的HDPE套管制成雙螺旋線，盡量減少拉索風雨振動，另外主梁與斜拉索連接處設置阻尼器。斜拉索兩端均采用張拉端錨具，梁端固定，塔端張拉。

5.4 輔助墩

為了增加邊跨主梁的剛度，減少邊跨主梁的變形，在過渡墩及主塔之間設置了輔助墩。

遵義側輔助墩墩身采用單箱單室矩形截面，外形尺寸（橫×縱）為4.8×2.2m，壁厚0.6m。墩頂設置空心矩形橫系梁。基礎采用10.6×6.6×3m矩形承臺，6？準1.6m群樁基礎。

貴陽側輔助墩身采用單箱單室矩形截面，外形尺寸（橫×縱）為6.0×5.0m，壁厚0.8m。墩頂設置空心矩形橫系梁。基礎采用10.6×10.6×3m矩形承臺，9？準1.6m群樁基礎。

6? 施工方案

索塔采用爬模法或滑模法施工，主梁0號塊采用在索塔橫梁上架設的支架上澆筑，主梁1～17號塊（主塔與輔助墩之間）為對稱掛籃懸臂澆筑。

由于貴陽側輔助墩較高，橋面距地面高差約95m，邊跨主梁無法采用支架現澆的施工方案，若采用架設貝雷梁的施工方案，不但需投入大量的人力物力外，而且施工進度及施工安全難以保證，權衡利弊邊跨主梁采用掛籃過輔助墩的施工方案，輔助墩墩頂4m范圍混凝土后澆筑，即待主梁17號塊澆筑完成后掛籃移至18號塊位置時再澆筑輔助墩墩頂混凝土，邊跨主梁18-25號塊（輔助墩與過渡墩之間）均為掛籃懸臂澆筑。

7? 結語

①對于山區地區的橋梁地形復雜，交通運輸條件差，合理的選擇橋型方案及施工方案尤為重要。

②掛籃過輔助墩技術適用于輔助墩較高、邊跨段主梁支架現澆施工難度大的山區斜拉橋，在國內斜拉橋施工中較少采用。

③楠木渡烏江特大橋于2017年9月30日成功合龍，2018年1月2日正式通車，目前運行良好。

參考文獻：

[1]中華人民共和國交通部.JTG/T D65-01-2007，公路斜拉橋設計細則[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2]中華人民共和國交通部.JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[3]白洪濤，唐雪迪.水富橫江大橋主橋設計[J].價值工程，2015，34（16）：222-224.