詹 航，聶尚杰，楊美云

(1.中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430056；2.廣西交通設(shè)計集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

1 概 述

阿志河特大橋位處構(gòu)造剝蝕、侵蝕低中山地貌；地形起伏較大，地面高程在700～1 500 m；地表坡度多為35°～70°，呈局部直立或上凸下凹的形態(tài)；基巖為深灰、黑灰色中厚層夾薄層和厚層灰?guī)r，上部有時夾白云巖，下部泥質(zhì)增多，時呈泥質(zhì)灰?guī)r或泥灰?guī)r。上覆碎石土、粘土，厚約1～3 m。

本區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)溫暖濕潤氣候，年均氣溫14.5 ℃，極端最高氣溫34.1 ℃，極端最低氣溫-5.6 ℃；5.2 ℃年均日照1 252.4 h。

橋面距離河谷底約280 m，具有典型山區(qū)峽谷特征，不具備水運(yùn)施工條件，大節(jié)段結(jié)構(gòu)陸地施工運(yùn)輸條件不便。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)公路等級：高速公路雙向六車道；(2)設(shè)計速度：100 km/h；(3)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路-Ⅰ級；(4)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期：100年；(5)橋?qū)挘悍蛛x式路基2×16.55 m；(6)設(shè)計風(fēng)速：22.9 m/s；(7)地震烈度：地震加速度0.1 g，設(shè)防烈度Ⅶ度。

3 橋型設(shè)計方案

阿志河特大橋受地形限制，大樁號側(cè)因地表坡度70°而無法立墩，若采用梁橋跨越峽谷則需主跨L≥220 m，結(jié)構(gòu)后期存在開裂、下?lián)系蕊L(fēng)險；其次，斜拉橋方案需在小樁號側(cè)51°陡峭的坡面布置過渡墩，也存在開挖岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險，故初步設(shè)計以上承式鋼管混凝土拱橋和鋼桁梁懸索橋方案進(jìn)行研究比選。

3.1 上承式鋼管混凝土拱橋

山區(qū)V型峽谷拱橋，兼顧地形與路線經(jīng)濟(jì)性，一般多采用上承式拱橋，同時為節(jié)省工期和降低結(jié)構(gòu)自重，拱肋采用鋼管混凝土拱。本橋矢跨比受拱座位置控制，因大樁號側(cè)地形陡峭，拱座需設(shè)置于距離陡壁岸邊15～20 m處，故計算跨徑為280～300 m較合適，拱上建筑最大墩高60 m，小樁號側(cè)拱座位置施工條件略差，修建施工便道會對環(huán)境造成一定的影響。最終，拱橋方案跨徑整體布置為40 m T梁+11×27.6 m上承式鋼管混凝土拱+5×40 m T梁。

主拱計算跨徑280 m，采用懸鏈線拱軸線，矢高56 m，矢跨比f=1/5，拱軸系數(shù)m=1.5，拱腳固結(jié)；從減小拱肋主弦桿直徑、增加橫向剛度、減小雙幅橋之間的橫聯(lián)長度等各方面綜合考慮，經(jīng)研究確定拱肋采用六肢格構(gòu)式斷面；主拱高從拱頂5 m變化到拱腳9 m；橫橋向六片拱肋平行布設(shè)，間距5 m，肋間設(shè)置橫聯(lián)和斜撐；上、下弦拱肋均采用變厚度鋼管，鋼管直徑1 000 mm，壁厚根據(jù)受力分別為28 mm、30 mm和32 mm；鋼管內(nèi)灌注C60高強(qiáng)低膨脹混凝土；鋼管拱肋的對接接頭采用內(nèi)法蘭盤栓接、管外焊接的形式進(jìn)行連接；腹桿采用鋼箱和開口工字鋼斷面，與主管均采用節(jié)點(diǎn)板栓接，減少拱肋安裝過程中的焊接工作量。

為防止失穩(wěn)且節(jié)省材料，拱上立柱采用鋼排架，矩形薄壁截面，橫橋向分別立于鋼管拱肋上，柱間采用橫撐連接。根據(jù)立柱的高度，采用1 400×750 mm和1 800×750 mm兩種截面；立柱帽梁采用矩形變截面鋼帽梁，頂?shù)装搴?0 mm，腹板厚16 mm。

兩岸拱座均采用分離式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基底呈臺階狀，拱座橫橋向?qū)挾?7 m。拱座與拱腳結(jié)合處6.5 m范圍內(nèi)采用C40混凝土，其余部位采用C30混凝土。

主梁采用工字型鋼混組合梁，單跨27.6 m。單幅橋橫向共6道鋼縱梁，橫向間距2.88 m，梁高1.9 m，腹板厚16 mm；上翼板寬400～600 mm，厚16 mm；下翼板寬650～1 060 mm，厚24～30 mm；橫向每兩片工字型鋼縱梁組成一榀吊裝結(jié)構(gòu)，兩榀間采用鋼橫梁連接。鋼縱梁縱向通過高強(qiáng)螺栓拼接形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。橋面板懸臂長1.075 m，板厚23～28 cm，采用C55混凝土分塊預(yù)制。

3.2 鋼桁梁懸索橋

大橋大樁號側(cè)陡壁以上地形較平緩，有利于設(shè)置主塔，小樁號側(cè)地勢較高，也有利于采用明挖重力式錨碇，故采用單跨386 m懸索橋跨越V型峽谷，全橋跨徑布置為386 m鋼桁梁懸索橋+4×40 m T梁。同時，考慮到節(jié)段鋼箱梁現(xiàn)場運(yùn)輸困難，故主梁采用鋼桁梁，橋面系采用造價經(jīng)濟(jì)和有利于結(jié)構(gòu)抗風(fēng)的混凝土橋面板。

主桁架采用單斜式桁架結(jié)構(gòu)，全寬18.75 m，2片主桁中心間距9.025 m，桁高6 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間長度6 m；每2個節(jié)間設(shè)橫向桁架，桁架上弦桿適應(yīng)橋面橫坡的要求，按2%的坡度變高；下平聯(lián)采用K形體系；主桁架和橫向桁架上、下弦桿采用箱形截面，豎、斜腹桿及下平聯(lián)均采用工字型截面。

橋面系采用工字型鋼混組合梁，避免鋼梁橋面鋪裝耐久性較低、正交異性板疲勞開裂等問題。單幅橋橫向共9道鋼縱梁，橫向間距2 m，梁高660 mm，腹板厚10 mm；上翼板寬380 mm，厚12 mm；下翼板寬300 mm，厚12 mm；鋼縱梁縱向通過高強(qiáng)螺栓拼接形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。橋面板采用C50混凝土分塊預(yù)制。

大橋采用兩根平行主纜，主纜垂跨比1/10，中心距18.05 m。主纜采用預(yù)制平行鋼絲索股(PPWS)法制作，索股在工廠單束預(yù)制成型；每根主纜有索股91根，每根索股由91絲抗拉強(qiáng)度為1 770 MPa的鍍鋅鋁合金高強(qiáng)鋼絲組成。

全橋采用31對吊索，每個吊點(diǎn)布置兩根，吊索縱向標(biāo)準(zhǔn)間距12 m，端吊索距橋臺背墻14 m；吊索由61根φ5 mm鍍鋅高強(qiáng)平行鋼絲組成，與索夾和鋼桁梁均采用銷接式連接。

主索鞍和散索鞍為鑄焊組合型式，前者采用肋傳力結(jié)構(gòu)，后者采用擺軸式結(jié)構(gòu)。

主塔采用門形橋塔，塔高116 m，因左右設(shè)計線間距15 m，故中間塔柱于下橫梁處以下合并；塔柱為單箱單室箱形斷面，塔頂/底橫橋向?qū)?/4 m，塔頂/底順橋向?qū)?/9.3 m，中、上塔柱壁厚0.8 m，下塔柱壁厚1.2 m；上、下橫梁采用箱形截面，尺寸均為7 m×6 m，壁厚0.9 m。

小樁號側(cè)采用明挖重力式錨碇，大樁號側(cè)采用隧道錨碇。

3.3 方案比選

依據(jù)路線及橋位地形等條件，對各種適用橋型進(jìn)行初步設(shè)計比選如表1所示。

表1 阿志河特大橋方案比選表

以上方案技術(shù)和施工均可行，經(jīng)綜合考慮，本橋初步設(shè)計推薦經(jīng)濟(jì)性較好、造型宏偉、環(huán)境協(xié)調(diào)性好的上承式鋼管混凝土拱橋方案。

4 結(jié) 語

山區(qū)V型峽谷地形橋梁設(shè)計方案應(yīng)綜合考慮地質(zhì)、施工運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)和協(xié)調(diào)性、路線總體和工程造價等多方面因素，比選出有利于施工和結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定，高跨設(shè)計比例協(xié)調(diào)和全壽命周期維護(hù)成本低的結(jié)構(gòu)形式。針對本橋典型的山區(qū)V型峽谷，初步設(shè)計推薦采用280 m上承式鋼管混凝土拱橋方案，這在國內(nèi)屬中等跨徑結(jié)構(gòu)，工程條件適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性較好。