峨眉至漢源高速公路烏斯河特大橋總體設(shè)計(jì)

劉清華 曹發(fā)輝 王兆林

（1.四川公路工程咨詢監(jiān)理有限公司， 成都 610041，2.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 成都 610041）

0 引言

峨眉至漢源高速公路東接國(guó)家高速公路網(wǎng)成渝地區(qū)環(huán)線的樂(lè)雅高速、樂(lè)峨連接線高速和成樂(lè)高速公路，西接京昆高速公路(G5)雅安至西昌段，從國(guó)家高速公路網(wǎng)層面看，本項(xiàng)目連接了兩條國(guó)家高速公路，是重要的備用通道；從四川省高速公路網(wǎng)層面看，本項(xiàng)目屬于《四川省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2014—2030 年）》東西方向布局的8 橫中的“第6 橫線”隆昌至漢源高速公路的一段，項(xiàng)目建成后將直接與成樂(lè)、樂(lè)雅、樂(lè)峨、樂(lè)自、樂(lè)宜等高速公路等交叉相連，使區(qū)域高速公路銜接成網(wǎng)，服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展的戰(zhàn)略布局，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展，如圖1 所示，烏斯河特大橋是該高速公路上一座重要的特大型橋梁。

圖1 高速公路路網(wǎng)關(guān)系圖

1 建設(shè)條件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 建設(shè)條件

路線在烏斯河鎮(zhèn)附近先后跨越大渡河、S306 省道、成昆鐵路烏斯河隧道，該段路線左右線分別位于R=1620m、R=1420m 圓曲線上，滿足漢源岸隧道進(jìn)洞的條件。

本橋前接大峽谷隧道，跨爾苦灘溝、斜坡沖溝和大渡河，抵達(dá)大渡河左岸階地平臺(tái)上，漢源端緊接烏斯河隧道，沿途崩塌、滑坡、泥石流皆有發(fā)育，三條沖溝、河流的溝床及溝岸整體穩(wěn)定～基本穩(wěn)定。

橋位區(qū)屬中高山峽谷及河流堆積地貌，基巖巖性主要有下震旦系峨邊群砂質(zhì)板巖、震旦系下統(tǒng)開建橋火山碎屑巖、蘇雄組流紋巖、列古六組粉砂巖及燈影組白云巖等，受構(gòu)造影響，巖體破碎～極破碎，基巖面起伏變化大，覆蓋層埋深變化大，風(fēng)化層變化較大，承載力高低不一；第四系松散層類型主要有崩坡積、坡洪積、沖積、泥石流堆積層等，土性多為粗巨粒土，密實(shí)程度差異大。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）公路等級(jí)：高速公路；

（2）設(shè)計(jì)速度：主線80km/h；

（3）荷載等級(jí)：公路—Ⅰ級(jí)；

（4）整幅式橋梁寬度：寬度25.5m；

（5）分離式橋梁寬度：寬度12.75m；

（6）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/300；

（7）通航凈空：規(guī)劃航道Ⅶ級(jí)通航標(biāo)準(zhǔn)；

（8）地震動(dòng)峰值加速度：0.15g；

（9）設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。

2 橋梁總體設(shè)計(jì)

2.1 主橋孔跨布置

橋梁服從路線總體的走向，烏斯河特大橋在烏斯河鎮(zhèn)附近先后跨越大渡河、S306 省道、成昆鐵路烏斯河隧道，該段路線左右線分別位于R=1620m、R=1420m 圓曲線上，根據(jù)實(shí)際地物，采用188m 主跨跨越大渡河與S306 省道；為了減少施工、運(yùn)營(yíng)對(duì)成昆鐵路的影響，主墩、交界墩距離隧道一定的安全距離，采用邊跨100m 跨徑跨越成昆鐵路烏斯河隧道。

主橋橋跨組合為(100+188+100)m 預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋。左右線設(shè)計(jì)，主梁采用單箱單室截面，主墩為箱型截面高墩。

圖2 烏斯河特大橋及互通效果圖

小樁號(hào)引橋位于半徑R=322m 圓曲線以及緩和曲線上，且該區(qū)域引橋墩高38～86m，為了方便施工，小樁號(hào)引橋采用41+10×40m 鋼箱梁，大樁號(hào)引橋采用2×30 或2×40mT 梁。

左線橋跨布置為：41+10×40m（鋼箱梁）+(100+188+100)m(預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋)+(2×30)(T 梁)；全長(zhǎng)893.00m。

右線橋跨布置為：41+10×40m（鋼箱梁）+(100+188+100)m(預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋)+(2×40)(T 梁)；全長(zhǎng)913.50m。

2.2 主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 一般構(gòu)造設(shè)計(jì)

箱梁梁段劃分為：13m（0 號(hào)段）+6×3.0m+7×3.5m+11×4.0m 掛籃懸澆段+2.0m（合龍段）及5.0m 的邊跨梁端托架現(xiàn)澆段。懸澆梁段最大控制重量2320kN，掛籃設(shè)計(jì)自重1150kN，控制在最大懸澆節(jié)段重量的0.5 倍以內(nèi)，以減少對(duì)懸臂施工的影響。

箱梁為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用單箱單室截面，箱頂板寬12.60m，底板寬7.10m，翼緣寬度2.75m，箱梁頂板設(shè)置成單向橫坡。箱梁跨中及邊跨支架現(xiàn)澆段梁高4.0m（梁高以較低側(cè)腹板外緣處截面高度為準(zhǔn)），墩與箱梁相接的根部斷面和墩頂0 號(hào)梁段高為11.80m。從合龍段端面（25 號(hào)截面）至箱梁根部，箱高以1.7 次拋物線變化。箱梁腹板在墩頂范圍內(nèi)厚度由100cm 過(guò)渡到70cm，1～10 號(hào)截面腹板厚70cm，11～18 號(hào)腹板厚60cm，19～25 腹板厚50cm。箱梁節(jié)段間腹板厚度變化采取一個(gè)節(jié)段長(zhǎng)漸變過(guò)渡，每個(gè)梁段的腹板上需設(shè)抗剪齒口。箱梁底板厚0 號(hào)梁段由180cm 變化為135cm 外，其余各梁段底板，從箱梁根部（1 號(hào)截面）135cm 以1.5 次拋物線漸變至合龍段（25 號(hào)截面）的32cm；頂板厚度為30cm。

圖3 主橋上部箱梁節(jié)段劃分圖

左右線主橋分別位于R=1620m、R=1420m 圓曲線上，主橋跨度較大，最大墩高近百米，橋梁受力較為復(fù)雜，空間效應(yīng)明顯，設(shè)計(jì)采用三維空間有限元程序進(jìn)行受力計(jì)算分析，跨中豎向預(yù)拱度最大經(jīng)驗(yàn)值一般按主跨的1/800～1/1200 取用，各節(jié)段按照余弦曲線進(jìn)行分配；橫向預(yù)拱度設(shè)置于靠曲線外側(cè)進(jìn)行預(yù)偏，混凝土的收縮徐變完成后，主梁逐漸回位。

2.2.2 預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)

本橋上部箱梁為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)：縱向預(yù)應(yīng)力、橫向預(yù)應(yīng)力、豎向預(yù)應(yīng)力，其中縱向預(yù)應(yīng)力體系按照體內(nèi)、體外混合配索進(jìn)行設(shè)計(jì)。

a 體內(nèi)縱向預(yù)應(yīng)力束

縱向體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束共設(shè)置了腹板束、懸臂頂板束、中跨底板束、邊跨底板束、邊中跨頂板合龍束，均采用兩端張拉；腹板束W 系列采用ΦS15.2-19，設(shè)計(jì)張拉噸位為3710KN，錨具采用M15-19 型；腹板索錨固點(diǎn)設(shè)在位于梁高1/3 以下位置，在解決過(guò)去連續(xù)剛構(gòu)橋腹板開裂以及跨中下?lián)系炔『哂嘘P(guān)鍵性作用。

懸臂頂板束T 系列采用ΦS15.2-22，設(shè)計(jì)張拉噸位為4296KN，錨具采用M15-22 型，箱梁左右腹板上方承托位置各錨固一束。

邊跨底板束B 系列采用ΦS15.2-19，設(shè)計(jì)張拉噸位為3710KN，錨具采用M15-19 型；中跨底板束D 系列采用ΦS15.2-19, 設(shè)計(jì)張拉噸位為3710KN，錨具采用M15-19 型；邊跨頂板合龍束LT 系列采用ΦS15.2-22，設(shè)計(jì)張拉噸位為4296KN，錨具采用M15-22 型；中跨頂板合龍束CT 系列采用ΦS15.2-19，設(shè)計(jì)張拉噸位為3710KN，錨具采用M15-19 型。

近年來(lái)縱向預(yù)應(yīng)力普遍采用智能真空輔助壓漿工藝，并對(duì)壓漿飽滿程度進(jìn)行檢查，極大提高其可靠性。

b、體外預(yù)應(yīng)力束

主橋中跨箱梁內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)向橫隔板，為設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力索之用，體外索作為運(yùn)營(yíng)期預(yù)備索，主要考慮主跨后期發(fā)生跨中下?lián)虾蟮念A(yù)備措施，運(yùn)營(yíng)期視橋梁實(shí)際情況決定是否啟用，啟用時(shí)具體張拉方案視箱梁受力和變形情況而定。本橋設(shè)置4 束ΦS15.2-27 環(huán)氧噴涂鋼絞線成品索，兩端分別錨固在0#塊橫隔板位置。

圖4 體外預(yù)應(yīng)力束構(gòu)造圖

c、橫向預(yù)應(yīng)力束

頂板橫向預(yù)應(yīng)力束采用ΦS15.2-2，設(shè)計(jì)張拉噸位390.4KN，采用單端張拉，預(yù)應(yīng)力錨具張拉端和錨固端分別為BM15-2 和BM15P-2，橫向預(yù)應(yīng)力束沿橋軸線間距50cm，主要解決橋面板的橫向跨中受力問(wèn)題。

d、豎向預(yù)應(yīng)力束

豎向預(yù)應(yīng)力束采用ΦS15.2-4 和ΦS15.2-3，設(shè)計(jì)張拉噸位分別為781KN 和586KN，采用低回縮量錨具，型號(hào)為M15-4DHS（張拉端）M15-3DHS（張拉端）和M15P-4（錨固端）M15P-3（錨固端），豎向預(yù)應(yīng)力采用梁頂一端張拉方式,二次張拉減少其回縮量，進(jìn)而減少豎向預(yù)應(yīng)力的損失，控制主拉應(yīng)力，可以有效地阻止腹板開裂的發(fā)生。

2.3 主橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主墩采用鋼筋混凝土箱型薄壁墩，與主梁固結(jié)，橋墩順橋向尺寸為8.0m,壁厚0.7m，橫橋向尺寸為8.0m；承臺(tái)為左右分幅式，采用矩形，四角設(shè)置1.75m 圓角，橫橋向長(zhǎng)14.5m，順橋向?qū)?2.5m（水中主墩順橋向14.0m），厚5.0m，單個(gè)承臺(tái)采用9Φ220cm（水中主墩9Φ250cm）三排鉆孔灌注樁；水中主墩設(shè)置分水尖，利于行洪；大渡河河水湍急，不便于主墩的施工，本橋水中主墩基礎(chǔ)采用咬合樁圍堰進(jìn)行承臺(tái)的施工；主墩墩身采用液壓爬模法進(jìn)行施工。

主墩高度分別為97m、57m，墩高差異較大，需要通過(guò)墩柱以及樁基的縱向剛度協(xié)調(diào)橋梁后期混凝土收縮徐變及溫度變化引起的變形。

2.4 引橋設(shè)計(jì)

2.4.1 引橋上部結(jié)構(gòu)

峨眉岸引橋采用41+10×40m 鋼混組合梁；標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖5 所示，針對(duì)該部分主線小半徑僅為322m，阻擋行車視距，需要進(jìn)行局部加寬，經(jīng)過(guò)計(jì)算，加寬值為1.3m，該部分引橋?qū)挾葍魧挒?3.9m。

圖5 引橋上部鋼混組合梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

漢源岸引橋采用30m、40m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T 梁。標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?0m、40m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁：梁高分別為2.0m、2.5m，梁間距2.17m，標(biāo)準(zhǔn)段橋?qū)捰? 片T 梁構(gòu)成，每片中梁預(yù)制寬度1.6m，現(xiàn)澆濕接縫0.57m。

峨眉岸引橋采用40m 鋼混組合梁，而漢源岸卻采用經(jīng)濟(jì)性較好的預(yù)制T 梁，主要考慮到峨眉岸引橋位于小半徑曲線段，墩高較高，且T 梁對(duì)于小半徑曲線的適應(yīng)性較差，故采用了40m 跨度的鋼混組合梁。

2.4.2 引橋下部結(jié)構(gòu)

引橋（T 梁）下部設(shè)計(jì)：下部結(jié)構(gòu)采用分幅雙柱式圓形橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ),40m 跨的T 梁采用Φ200cm 樁基礎(chǔ)，采用Φ180cm 圓柱墩；30m 跨的T 梁采用Φ180cm 樁基礎(chǔ)，采用Φ160cm 圓柱墩。

引橋（鋼箱梁）下部設(shè)計(jì)：橋墩高度從38m～84m 不等，按照墩高小于50m 和大于50m 分為2 種尺寸形式，橋墩結(jié)構(gòu)采用分幅雙柱式方柱橋墩，承臺(tái)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ),方柱橫橋向?qū)挿謩e為2.1m、2.6m，順橋向?qū)挾葟?.1m、2.6m 按照80:1 放坡，承臺(tái)平面尺寸為11.9×7.4m，厚度分別3.0m、3.5m，單個(gè)承臺(tái)采用6Φ180cm 雙排鉆孔灌注樁。

3 結(jié)束語(yǔ)

峨眉至漢源高速公路烏斯河特大橋是峨眉至漢源高速公路上一座重要橋梁，項(xiàng)目已于2017 年10 月開工建設(shè)，計(jì)劃2022 年底建成通車。烏斯河特大橋建設(shè)實(shí)景見圖6。

圖6 烏斯河特大橋建設(shè)實(shí)景