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湖北郧阳汉江大桥
2015-06-18 
  1 概况

  郧阳汉江大桥位于湖北省郧县,于长江最大支流汉水上游末段,丹江口水库回水变化段上。大桥全长601m,主跨采用414m混凝土地锚斜拉桥(图1)。

  图1 湖北郧阳汉江 全景

  桥位处峡口为典型的U型河床,常水位时水面宽340m,水深40m,大桥考虑在丹江口水库二期工程正常蓄水位170.0m时能满足通航要求。河床为风化砂砾岩,无覆盖层。桥位区属北亚热带季风区。极端最高气温42.7℃,极端最低气温-13.5℃。

  大桥采用二级公路标准;设计速度80Km/h;设计风速40m/s;地震基本烈度:6度;通航净空:8×120m

  2 主桥结构

  (1)结构体系

  由于受桥位地形影响,跨度布置为86+414+86=586m,平衡重锚固桥台及锚孔主梁长度均为43m(图2)。

  主梁为混凝土单箱三室截面,宝石型空心索塔。每塔2×25对斜拉索呈双面半扇形密索体系布置,背索有21对锚固在平衡重锚固桥台上,标准索距主梁为8.0m,锚固桥台为2.0,索塔为1.2m,斜拉索与其水平投影之最小夹角为22°49´。21对背索为47°8´~56°40´。桥面以上塔高90.62m,宝石型空心索塔全高108.5m。索塔与主梁分离,主梁与锚固桥台刚接,在桥梁跨度中心设置一个可纵向滑移的无轴力接头,使其能抗剪、抗弯扭。伸缩缝设在跨中。

  图2 桥型布置

  (2) 主梁

  主梁采用三向预应力单箱三室截面,两边室为三角形(图3),箱梁中心处梁高为2.0m,箱梁顶板宽15.6m,底板宽6.6m,顶、底板厚均为20cm,与锚固桥台连接段主梁15m长范围,顶底板由20cm增至50cm,竖腹板厚24cm,斜腹板厚16cm,拉索锚固端厚70cm,横隔梁标准间距8.0m,宽20cm。

  跨中接头段主梁长25m,为了装置接头钢箱将主梁斜腹板改为竖腹板,且在箱梁中部加设一道竖腹板,箱梁底部宽增至12.16m,钢箱支承横隔梁间距4.0m,宽36cm。

  主梁宽高比B/h=7.8;高跨比h/L=1/207(0.0048);跨宽比L/B=26.5。

  主梁采用按两半跨自锚固桥台向河心单向施工(图4),根据地形郧岸主梁现浇段长67.7m,十堰岸长87.4m,其余主梁分段预制,预制构件标准节段长分4.3m和3.7m,安装重量86~95t,预制构件用栈桥下河,船运至桥下,起吊就位,向跨中单向悬臂拼装。全桥设八道宽10cm的湿接缝,以调整悬拼误差。纵向预应力钢筋采用24Φ5高强碳素钢丝束,用墩头锚具联结,分段接长,分段张拉,全桥连续。预制主梁节段存放期,要求不少于3个月,两侧同时施工,以控制收缩徐变的影响。

  图3 主梁标准截面(单位:cm)

  图4 主梁悬拼施工

  (3)桥塔

  桥面以上塔高90.62m,其高跨比=1/4.57(0.22),选用了宝石型空心塔 (图5),提高桥梁的横向刚度、抗扭刚度及抗风稳定性。索塔构造图(图5)。桥塔全高108.5m,塔身及横梁均为空心矩形截面,纵向宽度为6.6m,横向宽除上斜腿宽3.5m外,均为4.0m。塔壁厚除直柱段锚固壁厚1.0m外,其余均为70cm。

  图5 索塔

  为便于锚座定位精确,索塔传力锚固段内壁面层用10mm厚的钢板护壁,可兼作施工内模,斜拉索直接锚固在直柱内壁上,锚座裹以10mm厚的钢板与钢内壁焊接成整件。斜拉索直接锚固在空心索塔塔壁上,并布置井形预应力,该锚固方式为国内第一次设计。索塔基础采用15根直径2.0m的挖孔桩,承台尺寸13×22m,厚6.0m。承台底面要求置于风化砂砾岩面上。

  (4)平衡重锚固桥台

  边跨主梁长43m,为主跨的1/9.6,25对背索有21对需锚固在平衡重锚固桥台上,以平衡其上拔力与不平衡推力。锚固桥台型式与尺寸两岸均相同,以求其对称平衡。锚箱依靠箱体自重和箱内填砂平衡其上拔力。锚箱体宽13.8m,由9道横隔板,3道纵腹板形成16个箱室。纵腹板与中横隔板厚0.8m,底板与端横隔板厚1.0m,台后端11.5m长,低1.5m,形成阶梯,以增加抵抗水平力能力。

  (5)斜拉索

  斜拉索选用φ5低松弛予应力高强钢丝,不镀锌,钢丝标准强度1600MPa。表面涂防锈脂,然后绕包玻璃丝带与两层聚脂带合成的复合带,再直接热挤PE护套。全桥斜拉索有六种规格,共200根,规格为151φ5——409φ5。拉索安全系数取2.5,安装阶段超应力时最小值2.25。拉索锚具采用冷铸镦头锚。

  (6)跨中无轴力接头

  跨中接头结构要求纵向可以滑移,同时能传递剪力与弯扭矩,跨中两半跨主梁间净距24cm,此处设一条板式橡胶伸缩缝。接头段长25m,主梁为单箱四室箱梁底板宽增至12.16m。

  (7)动力分析及屈曲稳定

  根据模型试验,成桥状态颤振临界风速在116.2m/s以上,施工最大悬臂状况也超过96.4m/s,均远超过设计风速的1.2倍。结构屈曲分析是对合拢前的半桥状态(主梁悬出250.0m)进行的。此时弹性屈曲安全系数7.4。

  3.主要技术特点和创新点

  (1)大桥是我国首次设计的地锚式大跨度斜拉桥新型结构。桥型结构及总体布置格局合理,选定边跨与主跨之比为0.207,锚孔25对斜拉索有21对锚固在平衡重锚固桥台上;宝石型空心索塔高跨比为0.218;扁平的单箱三室主梁与索塔分离,与锚固桥台固结;跨中设置能传递剪力,弯扭矩的无轴力钢箱梢式接头。桥型总体结构设计合理,刚柔相济,有创意。

  (2)平稳重锚固桥台采用16个箱室内填砂卵石方案,以平衡背索传来的万吨上拔力。结构构思合理,新颖。

  (3)宝石型空心索塔,斜拉索直接锚固在索塔直柱段内壁上,在塔内张拉,挂索,养护均方便。

  (4)创造了在跨中设置纵向滑移无轴力接头。采用四条闭合钢箱,搁置在主梁近跨中四条支承横梁上的钢框架内,钢箱支点四周布置四氟橡胶滑板,构思巧妙,保证了主梁的伸缩。接头行车平顺性好,为国内外首创。

  (5)采用双斜面空间斜拉索,呈扇形布置。斜拉索采用不镀锌低松驰高强钢丝,表面涂专用防锈油脂,然后绕包玻璃丝聚脂复合带,再直接热挤PE。防锈措施可靠,造价低。

  (6)合理的施工控制技术。施工控制特点是向河心单向悬拼,对一个标准循环悬拼一个8米梁段,安装两块构件、两对斜拉索其施工控制过程可简称为“两张一放”,全过程实现了预控,主梁在施工过程中每一个工况的挠度和弯矩值均控制在允许幅度内。

  郧阳汉江 获国家优秀设计银质奖。

  4有关资料

  桥 名:郧阳汉江大桥

  桥 型:双塔双索面地锚斜拉桥

  跨 径:414m

  桥 址:湖北省郧县

  设计单位:湖北省交通规划设计院

  施工单位:四川公路桥梁工程总公司

  混凝土用量:24020m3

  钢材用量:4231吨

  造 价:5305万元

  建成日期:1994年2月


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