刘双喜 北京交科公路勘察设计研究院有限公司
摘 要：红河特大桥是云南省红河州建水(个旧)至元阳高速公路的控制性工程，结合该项目前期研究工作，就该桥桥位的合理性和桥型方案可行性进行了探讨。针对桥型方案提出了主跨628m悬索桥、主跨428m斜拉桥，以及主跨330m钢-预应力砼组合连续刚构三个主桥桥型方案进行技术经济比选研究，为其他类似桥梁工程提供了参考。
关键词：桥位;桥型;悬索桥;斜拉桥;连续刚构;
1工程概况
红河州建水(个旧)至元阳高速公路工程是是云南省中长期高速公路网布局(2016～2030年)的重要组成部分，同时也是红河州南部高速网中的重要组成部分，在国家和区域路网中居重要地位，项目全长124.3km。本项目采用双向四车道高速公路技术标准建设，路基宽度为25.5m，设计速度采用80公里/小时。红河特大桥于元阳县南沙水电站上游跨越红河水库，是该项目的控制性工程。
2建设条件2.1气象水文
项目区地处云南高原，属低纬度高原季风气候区，受喜山运动与新构造运动的影响，地壳强隆与下降幅度较大，沟谷切割深，地势高差悬殊，气候垂直变化大，干雨季分明，总体气候温和、雨量充沛。年平均蒸发量为1815.8mm，年平均气温15.9℃，极端最低气温-4.7℃，极端最高气温30.3℃。
红河特大桥跨越红河水库，水库正常蓄水位267.0m，校核洪水位272.9m，无通航要求，桥梁跨径布置及桥面高程不受洪水位控制。
2.2工程地质
桥位区域属构造溶蚀侵蚀中山区，地形起伏大，山体陡峻，冲沟较发育。区段内分布的主要地层为粉质黏土、灰岩、白云灰岩等。区域内存在一条断裂带-万年青断裂(F29)，该断裂带属于红河断裂带，是川滇菱形块体的南边界断裂。该断裂大致沿红河展布，向东南延出区外，区内长530km，总体走向北西。
2.3地震
项目区域地震动反映谱特征周期为0.45s，地震动峰值加速度值为0.15g，对应地震基本烈度为Ⅶ度。
3桥位方案比选3.1桥位选择主要影响因素
红河特大桥桥位选择主要考虑以下因素:
(1)桥梁跨水库位置应在两岸接线主要控制点和走廊带上下游一定范围内。若接线距离桥位太远，展线过长，则比选意义不大。
(2)桥位所处区域地质复杂，存在溶洞、溶隙、溶槽发育强烈的地质断裂带，桥址选择应尽量避免地质不稳定区域。
(3)桥位所处区域地形起伏较大，为适应路线在此段落降坡要求，桥面标高不宜过小。
3.2桥位选择
根据路线总体走向，以跨水库桥梁桥位选择主要影响因素为基础，提出K线方案、D3方案与D4方案进行同深度方案比选。
图1 桥位方案路线平面分布图 下载原图
三个方案桥位区水库两岸地形均呈“V”字形地貌，桥梁跨越水库水面宽度在300～400m之间，桥面距离水面高度在150～205m之间，跨水库桥梁均需采用大跨径桥型结构。
表1 各桥位及接线方案综合比较表 下载原图
由表1可知，K线红河特大桥虽墩高较高，但路线较顺直，里程最短，段落总体工程规模最小，造价最低，且K线桥位桥型选择与地形匹配性较好。另外，K线桥位地质条件及施工条件与其他方案相当。经综合比较，选定K线方案为跨水库推荐桥位。
4主桥桥型方案提出与比选
根据大桥建设条件，考虑地形地貌、地质情况、美观、造价、施工难易程度等因素，适合的桥型方案有悬索桥、斜拉桥及刚构桥。
4.1主跨628m悬索桥方案
根据大桥跨越“V”型河谷的特点，采用一跨跨越水库的方案，主桥采用单孔628m悬索桥，两岸引桥均采用40m预应力混凝土T梁，本方案桥梁全长1004m。
图2 主跨628m悬索桥方案 下载原图
主桥桥塔采用钢筋混凝土多层门式框架，塔柱为变壁厚矩形单箱单室结构。两岸锚址区山体稳定，地质条件良好，两岸锚碇均采用隧道锚型式。主缆采用预制平行钢丝股法，每根主缆为91股，每股含91根5.1mm镀锌高强钢丝。上部结构加劲梁采用扁平流线型钢箱梁，正交异性板桥面，梁高3m，全宽30.5m(含风嘴)。
方案特点:
(1)主桥一跨跨越水库，采用单跨双铰体系，两侧边跨设置引桥。
(2)桥址位于活动断层附近，悬索桥属柔性体系桥梁，对于桥梁抗震优势明显。
(3)加劲梁组件在工厂加工，现场拼装后采用整体缆索吊装，施工难度较小。
(4)大桥主跨突出，形态均衡，加劲梁刚劲、轻盈，视觉形象连续流畅，外观造型刚柔并济，具备了功能与形式统一的优美形态。
4.2 (44+120+420+120+44) m斜拉桥方案
根据两岸接线线型，考虑合理的边中跨比，斜拉桥方案桥跨布置为(44+120+420+120+44) m，半漂浮体系。两岸引桥均采用40m预应力混凝土T梁，本方案桥梁全长1004m。
图3 斜拉桥桥型方案 下载原图
桥塔采用H型索塔，塔高约262m。斜拉索采用空间双索面扇形布置，采用低松驰高强度环氧涂层钢绞线索。主梁采用“工”字型钢纵梁、横梁、小纵梁通过节点板及高强螺栓连接形成钢构架，构架上架设预制桥面板，现浇膨胀混凝土湿接缝，与钢梁上的抗剪栓钉形成整体，组成组合梁体系。
方案特点:
(1)主桥一跨跨越水库，采用半漂浮体系，两侧边跨设置引桥。
(2)桥址位于活动断层附近，斜拉桥属柔性体系桥梁，对于桥梁抗震优势明显。
(3)桥面板除主塔附近及两端横梁顶采用现浇外，其余部分均采用预制拼装，施工难度较小，但周期较长。
(4)大桥主跨突出，形态均衡，加劲梁刚劲、轻盈，视觉形象连续流畅，景观效果突出。
4.3 (80+150+330+150+80) m钢-预应力砼组合连续刚构方案
根据桥址地形条件，考虑合理的边中跨比及主桥墩高因素，连续刚构桥方案桥跨布置为(80+150+330+150+80) m，两岸引桥均采用40m预应力混凝土T梁，本方案桥梁全长1018m。
主桥上部构造采用钢-预应力砼组合连续刚构方案，330m主跨跨中设置108m长钢箱梁。主跨箱梁支点梁高16.0m，跨中梁高3.5m。全桥为单箱单室直腹式截面，顶宽12.5m，底宽6.5m。主梁采用三向预应力混凝土结构体系。主墩采用双肢变截面空心墩，其余桥墩采用薄壁空心墩及矩形墩。
图4 连续刚构桥桥型方案 下载原图
方案特点:
(1)主桥一跨跨越水库，采用多跨连续刚构体系，两侧边跨设置引桥。
(2)主跨跨中设置108m长钢箱梁，不但有效降低了自重，增强了连续刚构的跨越能力，降低了施工风险，同时也大力提高了施工速度。
(3)最大墩高约178m，高空泵送砼难度及风险性较高，施工难度较大。
(4)大桥选型与周围地形、环境相吻合，景观效果较好。
4.4主桥桥型方案比选
三个桥型方案综合比选详见表2。
表2 各桥型方案综合比选表 下载原图
5结语
对于地形、地质情况复杂的山区公路大型桥梁，应以“适用、耐久、安全、可靠、经济”为目标，综合考虑桥位选择及桥梁结构选型。
本文结合该项目前期研究工作，针对红河特大桥桥位地形、地质复杂的特点，讨论了桥位选择主要影响因素，以及与两岸接线之间的关系。讨论了对于跨越大型“V”型深沟地形桥梁各可选桥型方案的适用性和可行性。该大桥桥位及桥型方案的比选研究可为类似工程建设提供借鉴。
参考文献
[1]范立础．桥梁工程．北京:人民交通出版社，1996．
[2]JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范．
[3]姜有生．桥梁总体设计．北京:人民交通出版社，2012．
[4]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范．
