惠 康

(新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 概述

阿爾塔什水利樞紐工程正常蓄水后淹沒庫斯拉甫鄉(xiāng)麥孜蓋牧場出行道路，本文為恢復(fù)庫斯拉甫鄉(xiāng)麥孜蓋牧場(0.4萬hm2)交通出行的功能，擬通過修建人行懸索橋，跨越葉爾羌河，恢復(fù)連接牧場道路(命名為麥孜蓋牧道橋)。麥孜蓋牧場原交通牧道位于沖溝底部，順地形起伏；庫區(qū)淹沒后，為滿足庫斯拉甫鄉(xiāng)葉爾羌河對岸的麥孜蓋牧場出行道路，需架一座懸索橋，跨越葉爾羌河[1-2]。

該橋梁采用懸索橋結(jié)構(gòu)體系進行設(shè)計。柔性人行懸索橋具有橋面系構(gòu)造簡單、耗鋼量低、橋梁架設(shè)和維護方便、橋形美觀以及造價低等優(yōu)點，能夠充分發(fā)揮高強鋼絲繩抗拉強度大的特點。麥孜蓋牧道橋工程位于葉爾羌河中游峽谷河段上，地形、地層及構(gòu)造特征為峽谷形庫盤，橋梁形式為理想選擇方案。

麥孜蓋牧道橋左岸與阿爾塔什水利樞紐工程庫周道路相接，為保證路橋銜接，橋位高程與庫周道路高程一致，橋頭設(shè)置平面交叉路口與庫周恢復(fù)道路相接。牧道橋右岸通過2.16 km道路與原有牧道相接。根據(jù)本項目使用特點，橋梁設(shè)計以人群荷載作為設(shè)計標準。

本文以人行懸索橋為研究對象，由于其荷載小、橋?qū)挻?，受水庫蓄水淹沒影響較大，通過對流域上下游進行調(diào)查，結(jié)合水庫回水及校核洪水位為1 823.69 m控制高程[3-4]。由于地形條件限制，擬定3個橋位方案進行綜合比較，從地質(zhì)及荷載標準方面，分別對3個橋位方案的布置及錨碇形式進行分析，結(jié)合工程布置、施工方案、安全性、經(jīng)濟性等因素對麥孜蓋牧道橋的橋形方案進行了分析研究。

2 橋梁布置概況

2.1 設(shè)計技術(shù)標準

牧道橋為銜接庫周恢復(fù)道路與麥孜蓋牧場原有牧道，受到水庫淹沒水位的制約，橋位高程需避開水庫淹沒及回水范圍的影響，縱斷面設(shè)計高程避開水庫淹沒影響范圍；牧道橋左岸受地形條件限制，為連接庫周恢復(fù)道路，橋面設(shè)計高程與庫周道路路面高程需保持一定的適應(yīng)性。

橋梁設(shè)計技術(shù)標準如下：

① 設(shè)計使用年限：100 a；

② 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期：100 a；

③ 橋面凈空：橋面寬度1.8 m；

④ 結(jié)合水庫回水及校核洪水位的控制高程：1 823.69 m；

⑤ 設(shè)計荷載：人群荷載3.5 kN/m2；

⑥ 抗震設(shè)防標準：地震基本烈度Ⅷ度。

2.2 橋位平面布置

根據(jù)橋在本工程中承擔(dān)的任務(wù)和性質(zhì)需要，本橋設(shè)計原則是安全、適用、經(jīng)濟、美觀。本橋設(shè)計在總原則基礎(chǔ)上重點突出了安全、適用、保護環(huán)境，施工簡便，養(yǎng)護方便的理念。結(jié)構(gòu)設(shè)計采用技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)合理、施工條件成熟、經(jīng)濟、美觀的常規(guī)結(jié)構(gòu)。橋在布設(shè)孔徑及位置時主要依據(jù)水文計算，經(jīng)濟、施工和養(yǎng)護、運行的使用狀況，綜合分析。項目地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境相當(dāng)脆弱，自然植被稀少，建設(shè)中應(yīng)順應(yīng)自然環(huán)境，盡量避免大的開挖，路基邊坡盡量放緩，盡量減少工程量和造價。

由于橋址處后期水庫蓄水淹沒影響范圍大，河谷寬闊，水深且大，橋面高程較高，施工交通技術(shù)難度大、費用高；為探究合適的橋形橋位方案，本著適應(yīng)性原則，牧道橋選擇3個方案進行多角度的分析研究，橋位平面布置對比示意見圖1。

圖1 人行橋平面布置示意(單位：mm)

2.3 橋形布置對比

方案1初步擬定單跨兩鉸懸索橋，主跨跨徑確定為384 m，加勁梁橋面寬為316 m。主纜矢高為32 m，主纜間距為3.0 m，吊索間距為2.0 m。根據(jù)本橋懸索橋方案主橋跨度、索塔高度、受力情況、技術(shù)經(jīng)濟指標等，索塔采用鋼筋混凝土門形索塔，左岸索塔塔高為6 m，右岸索塔塔高為30 m，塔頂設(shè)橫系梁，中部設(shè)橫系梁，索塔基礎(chǔ)采用擴大基礎(chǔ)，懸索橋矢高為32 m，橋型布置示意見圖2。

圖2 方案1縱斷面橋型布置示意(單位：mm)

方案1左岸橋基地質(zhì)條件岸坡為45°～60°，局部近直立。岸坡基巖裸露，為石炭系石英砂巖、片巖、粉砂巖；右岸橋基位于一單薄山梁，右岸岸坡為35°～60°，局部近直立。岸坡基巖裸露，為石炭系石英砂巖、片巖、粉砂巖。

方案2屬于常見規(guī)模較大的懸索橋，技術(shù)成熟，造型美觀，本著技術(shù)較成熟，所有鋼構(gòu)件維修更換方便的原則，本方案布置單跨兩鉸為328 m懸索橋，左岸引橋為10 m，右岸牧道為2.16 km[5-6]。索塔為門框式混凝土結(jié)構(gòu)，左岸索塔塔高為26 m，右岸索塔塔高為26 m，基礎(chǔ)為擴大基礎(chǔ)。懸索橋矢高為21.33 m，矢跨比為1/15，橋型布置示意見圖3。

圖3 方案2縱斷面橋型布置示意(單位：mm)

方案2左岸橋基地質(zhì)條件岸坡為30°～50°，岸坡基巖裸露，為石炭系石英砂巖、片巖、粉砂巖，產(chǎn)狀70°～80°NW∠45°～70°，為堅硬巖、中硬巖，順層結(jié)構(gòu)面發(fā)育。右岸橋基地質(zhì)條件岸坡為50°～70°，局部近直立。岸坡基巖裸露，為石炭系石英砂巖、片巖、粉砂巖。

方案3根據(jù)橋位地形條件，本著盡量減少主跨跨徑以節(jié)約投資，減小施工難度的原則，主跨跨徑確定為388 m，加勁梁橋面寬為344 m。本方案布置單跨兩鉸為388 m懸索橋，左岸引橋為5 m，右岸牧道為2.16 km。索塔為門框式混凝土結(jié)構(gòu)，左岸索塔塔高為7.8 m，右岸索塔塔高為3.9 m，基礎(chǔ)為擴大基礎(chǔ)。懸索橋矢高為25.867 m，矢跨比為1/15，橋型布置示意見圖4。

圖4 方案3縱斷面橋型布置示意(單位：mm)

方案3左岸岸坡地質(zhì)條件為為石炭系石英砂巖、片巖、粉砂巖；右岸岸坡為50°～70°，局部近直立。右岸岸坡基巖裸露，為石炭系石英砂巖、片巖、粉砂巖。

2.4 橫斷面布置

人行橋橋面系由橫梁、縱梁、橋面板組成，采用焊接拼裝聯(lián)結(jié)?？v梁、風(fēng)構(gòu)均與橫梁焊接?？v梁頂板間采用連續(xù)焊接?；y鋼板縱向接頭須在板端倒角，形成V形焊縫，做多次施焊。橋面板采用8 mm厚花紋鋼板，橫梁采用工字鋼Q345C，I20b，縱梁采用工字鋼Q235C，I14；風(fēng)構(gòu)采用Q235C，∟75×8；橋面系標準橫斷示意見圖5。

圖5 人行橋橫斷面布置示意(單位：mm)

3 對比及分析

3.1 錨碇分析

根據(jù)《公路懸索橋設(shè)計規(guī)范》(JTG/TD 65-05-2015)8.1.1，錨碇形式的選擇應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、主纜力、施工條件、經(jīng)濟性等選擇錨體及基礎(chǔ)形式。

重力式錨碇適應(yīng)性較強，傳力機理簡單，主要通過錨碇自身重力和地基摩擦力承擔(dān)主纜纜力。隧道式錨碇錨塞體可充分發(fā)揮圍巖的承載能力，并通過錨塞體自重和圍巖共同承擔(dān)主纜拉力，節(jié)約材料、經(jīng)濟性好，對地形地貌和周圍環(huán)境破壞小[7-10]。

結(jié)合各方案左右岸地形地質(zhì)情況，以錨碇形式適應(yīng)性設(shè)計期具體形式后，方案1左岸采用重力式錨碇，右岸采用重力式錨碇；方案2兩岸均采用重力式錨碇。

根據(jù)方案3兩方案地形地質(zhì)條件，考慮其施工條件，為充分利用現(xiàn)有地形地質(zhì)條件，方案3左岸采用隧道式錨碇；右岸方案選用重力式錨碇與隧道式錨碇進行比選分析，從經(jīng)濟性方面考慮采用重力式錨碇。

3.2 方案對比分析

為合理選擇橋梁布置形式及跨徑，多方面綜合考慮其經(jīng)濟合理性，結(jié)合主纜選形、錨碇形式、索塔布置、技術(shù)成熟度、施工難度及工期等對各方案進行比較。

以錨碇布置形式，結(jié)合施工難度及成熟度方面對比，重力式錨碇屬于常規(guī)，運用較廣，技術(shù)成熟的形式，技術(shù)成熟度較高，施工難度較??；隧道式錨碇施工技術(shù)要求較高，施工難度大，設(shè)計技術(shù)問題較多。從錨碇形式及施工方面考慮，結(jié)合阿爾塔什水利樞紐工程沿線地形地質(zhì)交通條件，方案2施工難度較小，方案較優(yōu)，方案綜合對比見表1。

表1 方案對比

根據(jù)方案對比可知：方案2跨徑最小，屬于常規(guī)橋梁，運用范圍大；從經(jīng)濟性角度分析，經(jīng)測算各方案投資對比，方案2投資最??；根據(jù)施工工期對比，方案2工期最短，結(jié)合考慮阿爾塔什水利樞紐工程下閘蓄水要求綜合對比，方案2更適用于本工程項目，因此，推薦左右岸均采用重力式錨碇，跨徑為328 m方案為人行橋推薦方案。

4 結(jié)語

本文以阿爾塔什水利樞紐工程庫斯拉甫鄉(xiāng)麥孜蓋牧場的交通出行人行橋為研究對象，為探究該橋梁的布置合理性，根據(jù)其使用功能分析，結(jié)合地形地質(zhì)條件，分別布置了3種方案進行綜合對比。結(jié)合方案布置、錨碇形式、施工難度、施工工期等多方面綜合對比，得出該橋采用328 m跨徑為最優(yōu)方案，該施工難度較小，經(jīng)濟性較優(yōu)，跨徑較小，工期較短，適用于本工程。本文研究成果為阿爾塔什水利樞紐工程下閘蓄水前移民專線恢復(fù)工程提供了理論依據(jù)。