1、概况
丹河大桥位处太行山脉南端，于山西晋城～河南焦作高速公路上，K10+300处跨越丹河，主桥采用净跨径146m的特大石拱桥，单跨跨径居世界同类桥型首位，桥梁全长425.6m（图1）。
图1 丹河大桥全貌
桥址区为低山沟谷地貌，地形起伏大，河谷受河水切蚀，断面呈“U”型，相对高差达80.98m。晋城岸山势陡峻、基岩基本裸露，焦作岸基岩埋深约10m左右，为弱风化、微风化白云岩，属硬质岩类。焦作岸引桥有黄土、卵石及砾石覆盖层10～14m，工程条件好，宜于建桥。丹河属黄河水系，发源于长治市与高平县交界的河泊村后沟，桥址上游干流长约93km，汇水面积2098 km2，考虑到上游汪庄水库溃坝影响，丹河300年一遇计算流量为5660 m3/s，设计水位为585.95m。晋城属温带季风型大陆性气候，四季分明，年平均气温11.0 ℃，年平均降水量618.0m，最大风速23m/s。
主要技术标准
(1)四车道高速公路
(2)设计行车速度： 60 km/h
(3)桥面宽度: 24.8 m（含人行道）
(4)荷载标准
车辆荷载： 汽车-超20级，挂车－120
人群荷载： 3.5 kN/m2；
地震基本烈度： 6度
(5)设计洪水频率： 1/300
2 主桥结构
图2 桥型布置图（单位：cm）
（1）主拱圈
丹河大桥采用全空腹式变截面悬链线无铰石板拱结构。其主要参数如下：
主跨净跨径: 146m
净矢高: 32.444m
矢跨比: 1/4.5
拱顶厚度： 2.5m
拱脚厚度： 3.5m
拱轴系数： 2.30
截面变化系数： n=0.5225
（2）拱上建筑
腹拱由14个等跨径腹拱组成空腹式断面，其主要参数如下：
腹杆净跨径： 9.40m
矢跨比： 1/3.5
拱圈厚度： 0.60m
腹拱圈形式： 等截面悬链线石板拱
为减轻拱上建筑重力，增加结构的透视与美学效果，腹拱墩采用横向挖空形式。
腹拱采用边孔设三铰拱，跨中设置变形缝的构造形式。
（3）拱上填料
丹河大桥为了减少拱上荷载重量，设计采用轻质填料——蒸压粉煤灰加气混凝土。具有干密度低、质量轻，砌体强度利用系数高，弹性系数大，吸水少而慢，抗冻性好，原材料广泛、价格低廉，具有可加工性，便于施工等特点（图3）。
（4）拱桥栏杆装饰艺术
丹河大桥人行道内侧采用混凝土防撞墙，外测采用石质工艺栏杆。桥梁侧面采用主拱圈及人行道出檐措施，增加桥梁的美学效果（图4）。
图3 桥梁标准横断面（单位：cm）
图4 栏杆装饰艺术
（5）施工
主拱圈采用在拱架上分环分段砌筑施工。拱架采用钢木联合结构，高度近80m。拱架主体为A3和16Mn钢万能杆件拼成的钢拱架，钢拱架上设置落架装置——组合木楔，其上为木拱盔。
主拱圈共分五环砌筑而成，每一环分为五个阶段共18个工作面进行砌筑。施工顺序为：在拱架上按第一～第五环的顺序依次砌筑，第一环砌筑完成后暂不合龙，保留11道预留空缝；第二环砌筑完成后，第一、第二环同时合拢。第三、四、五各环实现单环拱圈砌筑与合龙。主拱圈合拢完成后进行拱上横墙施工完成后进行落架（图5）。
图5 主拱圈分环砌筑
组合木楔是本桥的落架装置。为保证拱架的安全性和拱圈的稳定性，落架采用分阶段、分步骤的落架方式。第一阶段，主拱圈完全合龙后，砌体强度达到设计强度的95％，部分落架；第二阶段，主桥腹拱墩砌筑完成后，部分落架；第三阶段，主桥腹拱砌筑完成后，完全落架。（图6）
图6 丹河大桥施工全貌
3 主要技术特点和创新点
（1）设计和修建了146m的特大石拱桥，其跨径居世界同类桥型首位，使用功能齐全、景观与环境协调。
（2）结构分析采用传统的悬链线拱轴理论与现代计算机相结合的方法，采用空间杆单元、板壳单元、实体单元等多单元联合建立包括上部结构、下部结构、基础、拱架在内的计算模型，分析拱圈分环砌筑状态、裸拱状态、成桥状态、拱上建筑联合作用、车辆荷载、人群荷载、温度、拱脚位移作用等多种工况下的结构内力、应力、位移、稳定性及动力特性，建立了一套适合大跨径石拱桥的设计计算方法。
（3）依托大跨径石拱桥设计计算方法，完成的施工仿真模拟分析，首次发现了分步施工石拱桥拱脚下缘高应力区。分析结果能够较准确地反映大跨径石拱桥的施工状况，对拱桥施工起到了指导作用。
（4）大型砌体模型试验、施工监控起到了对设计理论和施工仿真模拟进行验证的作用。
（5）高标号小石子混凝土砌石砌体力学性能研究成果已被《公路圬工设计规范》采用，填补了国内外高标号砌体力学性能指标的空白。
（6）首次在拱桥的腹拱填料中采用加气混凝土轻质填料，减轻了结构自重，改善了结构受力，降低了工程造价，并总结了一套相应的施工工艺，具有推广运用价值。
（7）设计采用三阶段卸落拱架措施，使结构受力更趋合理，提高了施工的安全性。
（8）通过理论分析、施工仿真模拟分析、大型砌体模型试验、现场监控和荷载试验，探讨了分环砌筑特大石拱桥主拱截面应力分布、主拱与拱架联合受力的规律，取得了的大跨径石拱桥设计方法和施工安全控制的创新性成果。
4 相关资料
桥 名：山西晋城丹河大桥
桥 型：全空腹式变截面悬链线无铰石板拱桥
跨 径：主跨净146m
设计单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司
The First Highway Survey & Design Institute of China Co.ltd
施工单位：丹河桥项目部
Department of Danhe Bridge Project
中铁十七局
混凝土用量：23100 m3（用于基础及桥墩）
砌体用量： 52200m3
钢材用量： 2900t（用于拱架、桥墩及基础）
造 价： 1.39亿元
建成日期： 2000年7月
