田 波

（四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都610041）

0 引 言

宜賓南溪（仙源）長(zhǎng)江大橋是國(guó)家規(guī)劃的長(zhǎng)江干線新建過江通道重點(diǎn)項(xiàng)目，也是四川省普通省道網(wǎng)布局規(guī)劃（2014—2030年）中毗盧（瀘縣）至長(zhǎng)寧省道S437跨越長(zhǎng)江的過江通道，連接長(zhǎng)江北岸國(guó)道G353與長(zhǎng)江南岸國(guó)道G246，同時(shí)也是四川省2013—2017年消除渡運(yùn)安全隱患、改善農(nóng)村公路出行條件、取消渡口渡改橋建設(shè)的一座重要橋梁。大橋跨越長(zhǎng)江，按雙向四車道公路橋設(shè)計(jì)，預(yù)留六車道通車能力，兩側(cè)設(shè)置人行道，設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級(jí)、人群荷載2.5 kN/m2[1]。

1 建設(shè)條件[2]

1.1 地形地質(zhì)條件

橋位場(chǎng)地位于四川盆地南部丘陵區(qū)，長(zhǎng)江在橋位段流向?yàn)槟衔髦帘睎|向，常水位江面寬400～500 m，洪水位江面寬度超過1 000 m，江面中心靠南岸，北岸分布有江心灘。兩岸岸坡不對(duì)稱，南溪岸橫坡平緩，南岸橫坡稍陡。

1.2 水文行洪條件

根據(jù)長(zhǎng)江李莊水位站歷年水位觀測(cè)資料、實(shí)測(cè)流量資料，結(jié)合水文分析報(bào)告，得到橋位處設(shè)計(jì)水位成果（見表1）和施工水位成果（見表2）。

表1 橋位處設(shè)計(jì)水位成果

表2 橋位處施工期枯水位

1.3 航道條件

大橋橋位位于長(zhǎng)江上游南溪區(qū)境內(nèi)，為長(zhǎng)江上游航道里程995～1 006 km之間。目前，該河段航道等級(jí)為Ⅲ級(jí)。根據(jù)《長(zhǎng)江干線航道總體規(guī)劃綱要》，遠(yuǎn)期規(guī)劃預(yù)留采用Ⅰ-（3）級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)。

通過橋位處通航條件技術(shù)論證，選擇在鷺鷥磧江心灘和南岸岸坡上布置橋梁主墩可以覆蓋主航道通航寬度，北岸江灘邊孔預(yù)留輔助通航孔空間（見圖1）。上述橋梁墩位布置充分結(jié)合河勢(shì)、航道條件選擇橋梁方案，合理解決了工程建設(shè)規(guī)模和投資問題，并充分考慮航道資源的預(yù)留和保護(hù)。

圖1 橋位處通航孔布置圖

1.4 魚類資源保護(hù)條件

本工程位于長(zhǎng)江上游珍稀、特有魚類國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)內(nèi)。根據(jù)《長(zhǎng)江上游珍稀、特有魚類國(guó)家級(jí)自然保護(hù)總體規(guī)劃報(bào)告》，長(zhǎng)江干流核心區(qū)的主要功能是保護(hù)白鱘、達(dá)氏鱘和胭脂魚的產(chǎn)卵場(chǎng)。

通過珍稀魚類保護(hù)專題論證，在10 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下，涉水橋墩僅4個(gè)，且均處于北岸江灘段，施工期均不涉水。工程建設(shè)引起的河道流速、流向變化很小，工程實(shí)施前后對(duì)魚類活動(dòng)、棲息產(chǎn)生的影響均不明顯，不會(huì)對(duì)魚類帶來(lái)負(fù)面影響。

2 總體布置

2.1 橋型方案選擇

擬建的長(zhǎng)江公路大橋的建設(shè)主要滿足完善路網(wǎng)、取消渡改橋、城市發(fā)展和旅游功能等多方面的要求。大橋?yàn)楣窐蛄杭嬗惺姓蛄旱墓δ?。本工程為省道S437的跨江工程，橋位的選擇、兩岸的接線整體服從省道S437的路網(wǎng)規(guī)劃布局和城市發(fā)展需求，連接長(zhǎng)江兩岸的規(guī)劃城市快速路網(wǎng)。

考慮到對(duì)長(zhǎng)江航道資源的最大限度利用與遠(yuǎn)期通航的需求，在鷺鷥磧江中壩至北岸防洪堤間預(yù)留輔助通航孔。橋型方案選擇時(shí)需要考慮主通航孔尺度和輔助通航孔的預(yù)留尺度?？紤]到魚類資源保護(hù)的需求，充分利用鷺鷥磧江中壩設(shè)置北岸主墩。南岸主墩需要布置在1/10水位線以上，北岸引橋墩盡量采用大跨度的連續(xù)梁，來(lái)減少水中墩的數(shù)量、減緩對(duì)魚類資源的影響。主跨跨徑選擇為572 m，北岸邊跨跨徑采用一跨布置280 m。大橋跨越的川江河段屬于季節(jié)性河流，水位受汛期影響較大。充分考慮水位對(duì)大橋施工建設(shè)影響，大橋橋墩承臺(tái)標(biāo)高布置于枯水期水位250.6 m以上，滿足一個(gè)枯水期完成大橋基礎(chǔ)建設(shè)要求，利于行洪與涉河建設(shè)方案的安全。

通過對(duì)橋址區(qū)建設(shè)條件與兩岸引道接線分析研究，最終采用主橋采用五跨280 m+572 m+（72.5+63+53.5）m雙塔雙索面非對(duì)稱混合梁斜拉橋，參見圖2。主跨與北岸邊跨主梁采用混合梁，南岸邊跨主梁采用混凝土主梁，北岸邊中跨比0.49，南岸邊中跨比0.33。北岸邊跨不允許設(shè)置輔助墩，尾索采用密索布置提高剛度；南岸邊跨受河勢(shì)限制設(shè)置2個(gè)輔助墩提高剛度。組合梁主梁段斜拉索間距13.5 m，混凝土主梁斜拉索間距9.0 m，鋼混過渡段設(shè)置于南岸主塔中跨側(cè)。橋面全寬30.5 m（含拉索空間），主梁中心高度3.5 m，參見圖3。

圖2 主橋橋孔布置圖

圖3 主梁橫斷面圖

2.2 支承約束體系

整個(gè)主橋結(jié)構(gòu)為縱向半漂浮體系，索塔處設(shè)置豎向支座和橫向支座，北岸交界墩、南岸橋臺(tái)和輔助墩處設(shè)置豎向支座和橫向限位構(gòu)造，索塔處主梁設(shè)置縱向阻尼器。伸縮縫設(shè)置于北岸交界墩和南岸橋臺(tái)處。由于北岸邊跨無(wú)輔助墩，為防止北岸交界墩處出現(xiàn)負(fù)反力，本項(xiàng)目開發(fā)了“斜拉橋結(jié)構(gòu)體系防止主梁出現(xiàn)負(fù)反力構(gòu)造”專利，確保支座始終處于受壓狀態(tài)，且方便維修和更換，提高了支座的可靠性、安全性和耐久性[3]。

3 主梁設(shè)計(jì)

3.1 組合梁

鋼主梁與鋼筋混凝土板共同受力的組合梁,中間以剪力釘結(jié)合。結(jié)合梁高2.9 m(鋼主梁中心處)，橋梁中心線處梁高3.5 m。鋼主梁斷面為“工”字形,橫橋向兩主梁中心距為29.5 m,混凝土板厚為26 cm。

鋼主梁標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)13.5 m，標(biāo)準(zhǔn)橫梁間距為4.5 m，在橋塔處和交界墩附近的梁段為加寬截面。標(biāo)準(zhǔn)梁段單片主梁的重量約29.5 t，最大梁段安裝重量約62 t；標(biāo)準(zhǔn)鋼橫梁重17.6 t，最大重量約34.8 t。梁段在工廠全焊連接，運(yùn)輸?shù)焦さ睾蟛捎酶邚?qiáng)螺栓連接。主梁縱向的豎曲線通過梁段拼接縫上、下縫之間的間隙差值來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中考慮主梁受壓后梁段長(zhǎng)度減少,在主梁梁段間的每處工地接縫中都增加了壓縮預(yù)增量,以補(bǔ)償長(zhǎng)度損失。

混凝土橋面板采用C60型高強(qiáng)混凝土。各類型混凝土橋面板之間的區(qū)別主要在于預(yù)應(yīng)力管道和預(yù)應(yīng)力齒塊之間的區(qū)別。為了減少混凝土的收縮徐變，先預(yù)制橋面板，存放至少6個(gè)月以上方可安裝?；炷翗蛎姘逋ㄟ^焊接在鋼主梁和橫梁上翼緣板上的剪力釘和鋼梁共同受力。預(yù)制板與小縱梁之間設(shè)置2 cm橡膠墊片，一防砂漿外溢,二防水浸入銹蝕鋼梁。橋面板預(yù)制時(shí),頂面采取拉毛措施增強(qiáng)后期與橋面鋪裝的結(jié)合[4]。

3.2 混凝土主梁

主梁采用雙縱肋構(gòu)造，梁肋高3.5 m，肋寬2.5 m，肋間凈距26.5 m，頂板厚為0.28 m，頂板下設(shè)有兩道縱向加勁小縱肋，肋高0.8 m，肋寬0.5 m，梁頂面設(shè)1.5%的雙向橫坡，梁頂全寬30.5 m。主梁橫隔板厚度為30 cm，間距為3 m布置一道。主梁、主梁橫隔板均采用C60混凝土。

3.3 鋼-混過渡段

在主橋組合梁段與混凝土梁段間設(shè)置鋼混過渡段，包括鋼主梁鋼混結(jié)合段和小縱梁鋼混結(jié)合段。工字鋼梁過渡至雙腹板的鋼梁構(gòu)造，再過渡至單箱單室箱形構(gòu)造?？傮w設(shè)計(jì)思路為：將開口工字梁在結(jié)合部漸變過渡至箱形封閉式鋼箱斷面后，伸入混凝土梁段進(jìn)行傳力錨固。結(jié)合部采用了鋼格室+開孔板連接件+焊釘+縱向預(yù)應(yīng)力的梁肋全截面連接承壓傳剪的總體結(jié)構(gòu)形式，鋼梁過渡段約13.75 m，重53.6 t（見圖4）[5]。

圖4 鋼混過渡段構(gòu)造圖

4 索塔與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

大橋索塔的尺寸主要受大橋通航尺度和斜拉索尾索合理水平夾角控制。在滿足航道通航凈空（≥18 m）與兩岸縱坡接線的條件下，對(duì)下塔柱高度進(jìn)行適當(dāng)加高。同時(shí)，對(duì)塔柱斜拉索錨固區(qū)與橋面以上塔柱高度盡量滿足黃金分割比例。擬定了下塔柱高度約38 m，橋面以上塔柱高度約150 m。索塔采用鉆石形索塔，塔頂采用圓弧形成塔尖自然過渡，在中塔柱分叉處采用鱗片紋形成過渡，索塔塔身采用五變形截面構(gòu)造，索塔與承臺(tái)連接根部設(shè)置過渡構(gòu)造。通過上述結(jié)構(gòu)細(xì)部選型的優(yōu)化，使索塔的景觀造型更加優(yōu)美。

索塔采用C50混凝土，塔柱采用帶倒角的五邊形斷面，空心薄壁結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力需要采用變截面設(shè)計(jì)（見圖5）。索塔下橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。承臺(tái)采用整體式承臺(tái)，六邊形結(jié)構(gòu)，減少水流對(duì)主墩承臺(tái)的沖刷。索塔基礎(chǔ)采用22根直徑2.5 m的鉆孔灌注樁。依附索塔和交界墩設(shè)置了柔性自浮式防船撞構(gòu)造設(shè)施。

圖5 索塔布置

5 斜拉索設(shè)計(jì)

本橋斜拉索采用Φ15.2環(huán)氧噴涂鋼絞線成品索，拉索規(guī)格為：M250-37～M250-85總共分為7類。斜拉索拉索最小傾角26.75°，最大傾角82.90°。標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa，應(yīng)力疲勞應(yīng)力幅不小于250 MPa，彈性模量不小于1.95×105MPa，拉索設(shè)計(jì)安全系數(shù)不小于2.5。

為提高拉索的耐久性能，斜拉索的防腐材料選用黑色高密度聚乙烯材料（PE材料）。第一層為環(huán)氧噴涂全涂裝覆層。第二層為防腐油脂。第三層為單根鋼鉸線熱擠PE防護(hù)。第四層為斜拉索整體外包HDPE防護(hù)，PE護(hù)套為低應(yīng)力，延長(zhǎng)其使用壽命。索體與預(yù)埋件之間設(shè)置可調(diào)式減振裝置，長(zhǎng)拉索的下端設(shè)置外置式HDMR永磁磁流變減震阻尼器。

拉索在索塔上的錨固為：針對(duì)水平分力較大的拉索，采用鋼錨梁+鋼牛腿的索塔錨固方式；針對(duì)水平分力較小的拉索，采用鋼混組合齒塊+井字形預(yù)應(yīng)力的錨固方式。拉索在主梁上的錨固為：在鋼主梁上的錨固方式采用了錨拉板結(jié)構(gòu)形式，在混凝土主梁上采用鋼混組合齒塊錨固方式。這些錨固結(jié)構(gòu)，根據(jù)各自受力特點(diǎn)選用，傳力途徑明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單，方便了工地施工操作。

6 主要施工方案

大橋主墩與交界墩大直徑樁基采用沖孔灌注樁工藝通過砂卵石覆蓋層后，再采用旋挖工藝進(jìn)行大橋持力層的機(jī)械成孔方式，確保在一個(gè)枯水期完成主橋樁基、承臺(tái)及塔柱底部的施工?？偣て?個(gè)月（2015年10月至2016年4月）。

依附索塔設(shè)置2臺(tái)塔吊，索塔采用液壓爬模施工，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段為4.5 m，塔柱勁性骨架、鋼筋網(wǎng)片采用地面單片加工后整體吊裝。鋼錨梁、鋼牛腿、索導(dǎo)管等構(gòu)件均采用塔吊安裝。下橫梁采用落地鋼管支架現(xiàn)澆施工，下橫梁與下塔柱施工同步進(jìn)行?？偣て?4個(gè)月（2016年4月至2017年6月）。

組合梁安裝采用橋面全回轉(zhuǎn)吊機(jī)（最大吊重55 t）進(jìn)行鋼梁和預(yù)制板的安裝，主跨直接從運(yùn)梁船上起吊，通過在兩岸設(shè)置駁船碼頭和棧橋完成北岸邊跨和鋼混過渡段的鋼梁安裝。南岸邊跨混凝土主梁全部采用少支架體系的鋼管支架進(jìn)行支架澆筑，根據(jù)施工需要設(shè)置縱向施工縫。斜拉索掛索施工，結(jié)合主梁安裝同步進(jìn)行。鋼絞線斜拉索采用單根掛索、單根張拉完成后再進(jìn)行整體索力調(diào)整。總工期23個(gè)月（2017年1月至2018年11月）。

7 主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）因地制宜地選擇最合理的橋型方案。主跨采用（280+572+189）m非對(duì)稱混合梁斜拉橋。充分利用江中島設(shè)置主墩，減小主橋跨度，節(jié)約工程投資。大橋采用非對(duì)稱橋跨布置,有效解決了長(zhǎng)江珍稀魚類資源保護(hù)的問題。北岸邊跨采用280 m跨度不設(shè)置輔助墩，解決了長(zhǎng)江航道遠(yuǎn)期提升為一級(jí)航道時(shí)輔助通航孔的預(yù)留需求。南岸邊跨采用189 m跨度，適應(yīng)了橋位處河勢(shì)地形條件，并有效解決了橋梁結(jié)構(gòu)體系問題。

（2）技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)解決橋梁的安全性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性。主梁創(chuàng)新提出鋼混組合梁與混凝土梁形成混合梁的設(shè)計(jì)方案，解決了大跨度斜拉橋的安全受力問題，并大幅節(jié)約了工程造價(jià)。主梁鋼混過渡段采用新型的過渡構(gòu)造設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠的傳力需求。主橋交界墩創(chuàng)新采用雙向受壓支座，有效解決支座耐久性問題。

（3）優(yōu)化施工設(shè)計(jì)、提高施工效率，保證了施工質(zhì)量和施工工期。首次采用沖孔加旋挖相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行樁基施工，確保了一個(gè)枯水期完成全部基礎(chǔ)施工，大大節(jié)約了工期。通過采用基于等張拉值法原理的斜拉索安裝、兩次張拉斜拉索法等工藝，保證了斜拉索受力的均勻性，節(jié)約了施工工期2個(gè)月。通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)“匹配加工制造”的合理控制，實(shí)現(xiàn)了全橋高精度的順利合龍。

8 結(jié)語(yǔ)

大橋的建成徹底結(jié)束了宜賓南溪區(qū)40余萬(wàn)群眾依靠擺渡過江的歷史，實(shí)現(xiàn)了兩岸居民安全出行，并成為兩岸省道路網(wǎng)連接最重要的交通樞紐。

通過橋梁技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)安全和工期節(jié)約的總體建設(shè)目標(biāo)。大橋于2015年10月開工建設(shè)，2019年1月建成通車，總工期39個(gè)月完成全部工程的建設(shè)，較目標(biāo)工期提前了3個(gè)月完工。