夏玉榮 黃志良

1 概述

重慶長壽長江公路大橋是一座在長壽區(qū)跨越長江的特大型雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,大橋北岸連接319國道,南岸與南涪路長壽支線相接,是跨越長江的特大型橋梁工程。主橋跨徑組合為207 m+460 m+207 m的雙塔雙索面斜拉橋,引橋:北岸為3×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁,南岸為6×30 m簡支T梁,大橋全長1 160 m。大橋于2005年12月開工建設(shè),于2009年3月竣工通車。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

1)設(shè)計荷載:公路—Ⅰ級,人群2.5 kN/m2。2)橋面寬度:0.25 m人行道欄桿+2.0 m人行道+16.0 m行車道+2.0 m人行道+0.25 m人行道欄桿,橋面總寬20.5 m。3)地震:抗震設(shè)防按場地安全性評價結(jié)論,采用50年超越概率2%的地震動參數(shù)。4)設(shè)計洪水頻率:1/300。5)設(shè)計洪水水位:193.09(黃海高程)。6)設(shè)計通航水位:186.99(黃海高程)。7)通航標(biāo)準(zhǔn):Ⅰ(2)級航道,最高通航水位按20年一遇洪水位計。8)通航凈空要求:主跨460 m為單孔雙向通航孔,通航凈寬378 m,通航凈高不低于18 m;南岸側(cè)邊跨207 m為單孔單向通航孔,通航凈寬179 m,通航凈高不低于18 m。9)船舶撞擊力:順?biāo)鞣较?8 000 kN,橫水流方向14 000 kN。10)風(fēng)荷載:基本風(fēng)速取24.2 m/s。

3 橋梁工程設(shè)計

3.1 橋梁總體布置

長壽長江公路大橋為主跨460 m的雙塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,跨徑組合為207 m+460 m+207 m(為有利于南岸邊孔洪水期的通航,邊主跨比取為0.45);引橋,北岸為 3×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁,南岸為6×30 m簡支T梁,橋全長1 160 m。

3.2 主梁

從方便施工的角度考慮,斜拉索主梁采用分離式雙主肋截面,其間通過橋面板與橫隔梁相互連為整體。斜拉索錨于縱肋上,端部縱梁高2.7 m,寬1.8 m;索塔根部部分縱梁適當(dāng)加寬至2.4 m,頂板設(shè)1.5%的雙向橫坡,人行道部分頂板設(shè)1%的橫坡,橋面全寬20.5 m,主梁全寬23.4 m,頂板厚 0.32 m,拉索橫向間距21.6 m;每一節(jié)段設(shè)一道橫隔板,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段橫隔板厚0.28 m。

3.3 索塔結(jié)構(gòu)

索塔采用花瓶形,由下塔柱、下橫梁、中塔柱、上橫梁、上塔柱及塔冠構(gòu)成。索塔在主墩以上高144.3 m。上塔柱截面外輪廓尺寸為700 cm×460 cm,內(nèi)腔尺寸為 400 cm×260 cm,中塔柱為變截面,外輪廓尺寸由700 cm×460 cm逐漸增至982 cm×460 cm。下塔柱也為變截面,順橋向漸變至1 200 cm,橫橋向為660 cm等寬度。上橫梁截面外輪廓尺寸為600 cm×600 cm,頂?shù)装搴?00 cm,側(cè)板厚100 cm。下橫梁截面外輪廓尺寸為700 cm×700 cm,頂?shù)装搴?20 cm,側(cè)板厚100 cm。

3.4 斜拉索

拉索布置于人行道欄桿外面,位于標(biāo)準(zhǔn)梁段主肋截面中間,橫向間距為21.6 m。全橋4×28對拉索和2對0號拉索,梁上標(biāo)準(zhǔn)索距8 m,最外一根拉索傾角22.9°,最內(nèi)一根拉索傾角為79.8°。

3.5 索塔墩

塔墩為箱形結(jié)構(gòu),北岸索塔墩高 20.3 m,南岸索塔墩高27.2 m,為了防止船舶撞擊,并改善水流形態(tài),塔墩上下游側(cè)均設(shè)計分水尖。

3.6 主墩承臺和樁基

兩岸主墩基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁。其中,北岸基礎(chǔ)采用25根φ 250鉆孔灌注樁,樁深26 m,承臺高7 m,平面尺寸為2 690 cm×2 850 cm;南岸為高樁承臺樁基礎(chǔ),承臺高7 m,平面尺寸為2 850 cm×2 850 cm,采用25根φ 250樁,樁深40 m。

4 設(shè)計特點

4.1 全橋設(shè)1.5%單向縱坡,最大雙懸臂189 m(岸側(cè)185 m)

受兩岸地形、通航及道路連接限制,全橋設(shè)1.5%單向縱坡。通過文獻(xiàn)檢索,大跨度斜拉橋很少采用單向坡,原因是受縱坡影響,對稱懸臂主梁拉索產(chǎn)生不平衡索力,無論是大橋設(shè)計還是施工監(jiān)控,都帶來了很大難度;對大橋的抗風(fēng)要求也很高。例如宜賓長江大橋為184 m+460 m+184 m雙塔斜拉橋,采用的是1.6%單向縱坡,但其最大雙懸臂長度只有133 m,邊跨設(shè)置了兩個輔助墩,相對重慶長壽長江公路大橋,其結(jié)構(gòu)受力和施工監(jiān)控相對容易,最大雙懸臂時大橋抗風(fēng)能力也要高很多。

4.2 主梁雙懸臂不平衡自重下不設(shè)永久或臨時輔助墩,也無需平衡壓重

由于大橋兩岸交界墩離地面近40 m高,邊跨搭架現(xiàn)澆太長,會增大施工難度和建設(shè)成本,施工工期也難以保證;南岸邊跨為通航孔,不允許設(shè)輔助墩;最后設(shè)計為大橋最大雙懸臂江側(cè)189 m,岸側(cè) 185 m,邊跨現(xiàn)澆段 20 m長;主梁最大雙懸臂狀態(tài)下結(jié)構(gòu)本身不平衡重約200 t,不需要進(jìn)行中跨平衡壓重或設(shè)置臨時輔助墩,該類設(shè)計在國內(nèi)尚屬少見。

主梁采用懸臂澆筑法,主梁一般是對稱平衡的,對于不平衡部分,有的設(shè)置臨時輔助墩,如200 m+500 m+200 m湖北荊沙長江橋,在離梁端70 m處設(shè)臨時輔助墩,待斜拉橋體系轉(zhuǎn)換完成后將其拆除。有的中跨設(shè)有平衡壓重,如205 m+460 m+205 m忠縣二橋,從14節(jié)段～27節(jié)段均需施工配重。有的采用永久輔助墩,如184 m+460 m+184 m宜賓長江大橋,在邊跨設(shè)有兩個輔助墩。

4.3 索塔拉索錨固區(qū)足尺模型試驗研究

為了完全了解索塔拉索錨固區(qū)的特性,通過試驗掌握大噸位小半徑環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋的成孔、穿束以及真空吸漿工藝,驗證相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力筋計算參數(shù)(如摩阻系數(shù)等),準(zhǔn)確驗算索塔拉索錨固區(qū)的承載能力,保證索塔錨固區(qū)的安全,我們進(jìn)行了索塔拉索錨固區(qū)的節(jié)段模型試驗,試驗結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)安全系數(shù)大于2,結(jié)構(gòu)設(shè)計安全。

4.4 大伸縮量梳齒形多變位伸縮縫在大橋中的應(yīng)用

和傳統(tǒng)模式伸縮縫相比,梳齒形多變位伸縮縫構(gòu)造簡單,各模塊相互獨立,預(yù)埋槽較淺,安裝和更換方便;能適應(yīng)大橋多個方向變位的要求;荷載沖擊力相對較小,有力地減輕了梁體振動、變形對伸縮裝置的破壞,提高了伸縮裝置的安全性和可靠性。

4.5 油壓阻尼器和拉索減振器在大橋中的應(yīng)用

長斜拉索在風(fēng)、雨、地震及交通等外界激勵下,極易振動過大,拉索容易產(chǎn)生疲勞破壞,振動嚴(yán)重的還會危及梁體的結(jié)構(gòu)安全,拉索振動也會促使PE外套及拉索端部索套破裂,發(fā)生滲水,產(chǎn)生銹蝕;當(dāng)伴有腐蝕時,拉索的疲勞壽命將大大縮短。11號～28號斜拉索安裝減振器,可達(dá)到減小和抑制斜拉索的振動。

相對于以前設(shè)計采用的彈性索,油壓阻尼器吸收能量大、阻尼效果好,不需要根據(jù)溫度變化調(diào)整彈性索索力。油壓阻尼器改善了橋梁結(jié)構(gòu)的行駛條件和使用性能,改善了下部結(jié)構(gòu)的受力,特別是提高了大橋抗震能力。

5 主要施工工藝

5.1 索塔U形預(yù)應(yīng)力束施工

本橋為主跨460 m的斜拉橋,索塔拉索錨固區(qū)節(jié)段長度最小為1.45 m,單柱外輪廓尺寸為4.6 m×7.0 m,索塔內(nèi)布置U形環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋19φs15.2,采用了PT-PLUS塑料波紋管,壓漿采用真空吸漿,以保證壓漿密實。

為了全面了解索塔拉索錨固區(qū)的特性,通過索塔錨固區(qū)足尺試驗來掌握大噸位小半徑環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋的成孔、穿束以及真空吸漿工藝,得到相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力筋計算參數(shù),并求解索塔拉索錨固區(qū)的承載能力,為施工時提供張拉工藝。

5.2 塔梁同步施工

在塔梁同步施工過程中,作好上下重疊作業(yè)的安全遮蓋,無一起安全事故發(fā)生。通過增加節(jié)段前的鋼筋網(wǎng),確保了梁體不同齡期的基巖效應(yīng)得到很好控制,采取臨時索塔代替索塔,通過兩邊斜拉,自行調(diào)節(jié)標(biāo)高變化,較好地控制了塔偏。

5.3 掛籃一體化設(shè)計新理念

對于主梁的施工,采用懸澆掛籃體系與0號、1號塊托架一體化設(shè)計與施工新理念。該法是將混凝土斜拉橋主梁0號、1號塊施工的托架體系與其他塊件施工的掛籃體系融合,即將0號、1號塊托架設(shè)計成為掛籃的一部分。施工時,先拼裝0號塊托架,施工0號塊;然后在0號托架的基礎(chǔ)上繼續(xù)拼裝,形成1號塊托架,施工1號塊;最后在 1號塊托架的基礎(chǔ)上繼續(xù)拼裝,就基本形成了掛籃,進(jìn)行其余塊件施工。

此種設(shè)計新理念使主梁0號、1號塊托架與其他懸臂塊件的施工掛籃一體化,技術(shù)措施簡捷高效,各工序之間銜接緊湊,解決了主梁施工問題,保證了主梁施工質(zhì)量。

6 結(jié)語

正是重慶長壽長江大橋在設(shè)計與施工中采取的技術(shù)創(chuàng)新,加快了施工進(jìn)度,節(jié)省了工程費用,在質(zhì)量、安全、工效、成本控制等方面均取得較好的效果。

[1] 林元培.斜拉橋[M].北京:人民交通出版社,1994.

[2] JTJ 027-96,公路斜拉橋設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 梁建林.斜拉橋施工監(jiān)控實踐與經(jīng)驗[J].山西建筑,2008,34(2):305-306.