巫山縣雙龍大橋主橋總體設計

伍曉孟，馮玉濤，張昊

（中鐵長江交通設計集團有限公司，重慶 401121）

1 工程概況

重慶巫山縣雙龍大橋位于重慶市巫山縣雙龍鎮(zhèn)境內(nèi)，是縣道X527 雙龍場鎮(zhèn)至金坪鄉(xiāng)場鎮(zhèn)的一段，也是巫山縣雙龍場和金坪鄉(xiāng)的重要交通要道。

大橋采用雙向兩車道和兩側(cè)人行道方案，主橋?qū)?4.6m，引橋?qū)?0.5m，設計荷載采用公路-Ⅰ級，檢修道人群荷載為1.5kN/m2，設計速度為20km/h，設計洪水頻率為1/300，設計通航等級為內(nèi)河Ⅲ級。

大橋雙龍岸地質(zhì)條件差，表層巖溶發(fā)育，巖隙間土石填充，完整基巖埋深約在30m左右。橋位區(qū)氣象條件較差，風速風向變換頻繁，距地面10m 高度處100 年一遇10min 平均最大風速為26.7m/s；水文條件復雜，受灘槽影響流速流向多變，最大水深達60m，平均流速達3.23m/s，河面寬達220m。橋位區(qū)通航標準高，大寧河為Ⅲ級航道，主孔凈高不小于18m、最小單孔雙向通航凈寬不小于120m。

2 橋型方案選定

通過對橋址區(qū)建設條件和項目技術標準的研究，結(jié)合項目可行性研究和初步設計情況，大橋橋型方案比選重點考慮了如下因素。

（1）巴霧岸既有地方公路標高較低，受小三峽景區(qū)范圍、大寧河河面寬度和通航尺度影響，大橋需采用大跨度橋型方案，梁高較大的剛構(gòu)橋等橋型方案不適合該處橋梁建設。

（2）受景區(qū)范圍影響，需設置主邊跨的斜拉橋等橋型亦不適合該處橋梁建設。

（3）拱橋與懸索橋相比較，具有整體剛度好[1-3]，無需龐大錨碇，對周邊環(huán)境影響較小等優(yōu)點，有利于與兩岸地形融為一體，滿足景區(qū)環(huán)境需要。

（4）橋型方案綜合考慮了大寧河段的既有橋型，橋址區(qū)下游的桂花大橋為懸索橋，大寧河匯入長江交匯處的龍門大橋為鋼管拱橋。

綜上，經(jīng)多方案比選，雙龍大橋主橋最終采用了一跨過河的鋼箱拱橋方案，橋跨組合采用3×20m 連續(xù)箱梁+245m 鋼箱拱橋+20m 簡支箱梁。大橋橋跨布置如圖1所示。

圖1 巫山縣雙龍大橋橋跨布置（單位：m）

3 主橋結(jié)構(gòu)設計

大橋主橋結(jié)構(gòu)主要包括拱座、主拱肋（拱圈）、風撐、吊索、橋面系、墩柱等。

3.1 拱座

雙龍岸拱座基礎巖體風化、溶蝕強烈，主要為黏土、碎塊石填充物，承載力較低，拱座采用重力式實體拱座，承臺群樁基礎，拱座后設背墻，背墻通過地梁與墻式基礎連接，墻式基礎采用間隔護壁開挖，拱座基礎構(gòu)造如圖2所示。

圖2 雙龍岸拱座基礎構(gòu)造（單位：cm）

巴霧岸拱座基礎巖體整體性好，強度高，拱座基礎采用明挖擴大基礎，拱座基礎構(gòu)造如圖3所示。

圖3 巴霧岸拱座基礎構(gòu)造

兩岸拱座寬5.0m，拱座襟邊為1.5m，均置于中風化灰?guī)r層上，進入中風化巖層最小埋置深度為3m。拱腳段在頂、底板和腹板設縱向加勁肋，加勁肋與拱肋加勁肋對應。在拱腳交接段設置了精軋螺紋鋼，對拱腳施加預壓力，加強拱腳鋼結(jié)構(gòu)與混凝土之間連接。拱腳鋼材兩腹板選用Z向鋼板。

3.2 主拱肋

主拱肋采用單箱單室變高鋼箱截面，大橋上下游各設一道。主橋計算跨徑245m，矢高54.44m，矢跨比1/4.5，拱軸線線形為m=1.2 的懸鏈線。拱肋為平行拱，拱肋中心間距12.6m，吊桿區(qū)單側(cè)寬2.05m。拱肋采用變高度箱形截面，寬2.0m，高2.5～4.5m。單側(cè)拱肋共分為12 個節(jié)段，最大節(jié)段重量為58.8t，其余節(jié)段重量為22.0~58.4t。為了提高施工精度，在主跨跨中設置2m合龍段。拱肋節(jié)段劃分如圖4所示。

圖4 拱肋節(jié)段劃分（單位：m）

3.3 風撐

大橋共設置9道風撐，均為等高度箱形截面。截面尺寸為1.8m×1.2m，布設位置如圖5所示。

圖5 風撐總體布置（單位：m）

3.4 吊索

采用擠壓成型鋼絞線吊桿，縱向間距10m，全橋共20對。吊桿上端采用固定端錨具，上錨頭采用球形支座和墊板錨固于拱肋橫隔板支架上。吊桿下端采用張拉端錨具，通過調(diào)節(jié)螺母位置對吊桿長度進行調(diào)整，下錨頭采用銷接式，叉形耳板與橫梁處耳板通過銷軸連接。吊桿外套哈佛管保護，其中露出橫梁以上3m范圍內(nèi)，用外套不銹鋼管防護，為保證行車安全，可在上面設反光標志。

為適應縱梁高程變化，吊索在橋面錨固處夾角均勻調(diào)整。吊索在縱橋向的立面投影為鉛垂線。

兩側(cè)靠近橋面的短吊索上、下位置均設置軸承以抵抗短吊桿疲勞。

3.5 橋面系

主橋橋面系采用鋼縱、橫梁與混凝土橋面板形成的組合梁格構(gòu)體系[4]。主橋標準橫斷面設計如圖6所示。

圖6 主橋標準橫斷面設計

（1）鋼橫梁：采用Q345D鋼材，分為吊桿橫梁、次橫梁、小橫梁和拱間橫梁4類。吊桿橫梁對應于吊桿位置，橫梁橫向長14.6m，縱向間距10m，橫梁斷面采用工字形斷面，梁高1.5m。頂板寬度在行車道范圍0.7m，吊點范圍局部加寬至1.5m。全橋吊桿橫梁共20道。次橫梁設置在每相鄰兩道吊桿橫梁中間，次橫梁長度為4.75m，斷面也為工字形斷面，梁高1.0m。全橋次橫梁共19道。小橫梁設置在無吊桿區(qū)橋面系范圍內(nèi)，與無吊桿區(qū)橋面系縱梁形成梁格體系。小橫梁為工字形斷面，每節(jié)長1.936m，高1.5m。拱間橫梁設于兩拱肋之間，采用箱形斷面。橫梁長10.6m，梁高2.0m，頂寬1.7m。

（2）鋼縱梁：分為邊縱梁與中縱梁兩大類，均為工字形斷面。邊縱梁全橋橫向設2排，位于兩端，間距7.75m，吊桿區(qū)邊縱梁采用工字形結(jié)構(gòu)，梁高1.5m；路線中心線設置1道中縱梁，中縱梁采用工字形結(jié)構(gòu)，梁高1m。無吊桿區(qū)橋面系縱梁均高1.5m。

（3）橋面板：采用C50 混凝土，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分塊預制。橋面板厚25cm，尺寸約為4.5m×4.3m。橋面板吊裝就位后，通過現(xiàn)澆CF50 鋼纖維混凝土濕接縫形成整體，鋼梁和鋼筋混凝土橋面板通過布置在濕接頭處的ML15 焊釘剪力鍵形成組合梁。鋼筋混凝土預制橋面板的最大吊裝重量約12.11t。

（4）橋面系鋼結(jié)構(gòu)連接：橋面系縱、橫梁連接采用了栓焊結(jié)合方式，鋼縱橫梁頂板間采用焊接連接，腹板、底板采用節(jié)點板連接的構(gòu)造。桿件的連接均先采用高強螺栓連接進行安裝就位以后再于高空補加焊縫。高強螺栓統(tǒng)一采用大六角形，10.9S 級，連接面摩擦系數(shù)0.35，構(gòu)件表面可不做噴丸處理，只做除銹、整平清理以簡化施工工藝。采用手槍式電動擰緊工具。

3.6 墩柱

主橋橋墩為過渡墩，采用柱式橋墩，橋墩直接置于拱座上。

橋墩帽梁橫橋?qū)?1.2m，墩間距6m，帽梁懸臂1.9m，帽梁高1.2m，寬1.8m。墩柱直徑為1.4m。3.7主橋景觀

雙龍大橋色彩景觀設計主要體現(xiàn)在：主拱采用朱紅色涂裝（RAL：3020），吊桿采用珍珠白涂裝（RAL：9003），主橋鋼箱梁、引橋梁腹及橋墩采用雅灰色涂裝（RAL：7035），給人以醒目、大方之感，景觀效果優(yōu)美。

橋梁欄桿采用不銹鋼雅灰色（RAL：7035）烤漆，搭配弧形裝飾造型，使之與拱橋造型相呼應，色彩與大橋主體色彩相匹配。

橋銘牌采用LED 自發(fā)光字，設立于橋拱風撐之上，字體采用華文行楷，顏色采用珍珠白色（RAL：9003），白天和夜晚車行效果都能醒目、清晰。

4 施工流程

結(jié)合大橋的地形地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)設計特點，大橋采用斜拉扣掛的纜索吊裝方案進行施工[5]，施工流程如下：

（1）清理岸坡，施工拱座基礎、過渡墩、引橋橋墩基礎、墩身和墩帽。

（2）安裝纜索吊、扣索、牽引索等；工廠加工鋼箱梁，并進行預拼，產(chǎn)品檢驗等；搭設鋼結(jié)構(gòu)吊裝平臺，準備吊裝。

（3）采用斜拉扣掛法安裝拱肋G1 節(jié)段，采用扣索和纜風索臨時固定，布置臨時支撐，澆筑拱腳段混凝土。

（4）采用纜索吊逐段安裝拱肋其余節(jié)段、拱間橫梁及風撐，并逐段復核線形，直至拱肋合龍，完成主拱圈吊裝施工。

（5）安裝拱箱內(nèi)通風除濕機等附屬構(gòu)件，逐段逐級拆除拱肋扣索。

（6）使用纜索吊機安裝橫、縱梁。安裝順序為先安裝無吊桿區(qū)端橫梁、小橫梁及縱梁形成無吊桿區(qū)大格構(gòu)；安裝吊桿區(qū)吊桿橫梁、邊縱梁，形成吊桿區(qū)大格構(gòu)；安裝無吊桿區(qū)小橫梁、吊桿區(qū)次橫梁、中縱梁，形成橋面系格構(gòu)體系。各大、小格構(gòu)的形成要求縱向從拱腳向跨中、橫向從外側(cè)向中心線方向順序、對稱進行。

（7）使用纜索吊機吊裝主橋預制空心板，安裝時注意遵循縱向從拱腳向跨中、橫向從中間向兩側(cè)交替對稱進行。

（8）澆筑橋面板濕接縫混凝土,使混凝土板與鋼梁形成組合梁格構(gòu)體系。

（9）拆除纜索吊系統(tǒng)。

（10）在引橋支架上現(xiàn)澆引橋箱梁。

（11）從拱腳向跨中對稱鋪設瀝青鋪裝，安裝伸縮縫、欄桿及其他附屬設施。修補拱肋表面防護處理，噴涂鋼結(jié)構(gòu)最后一道面漆。

（12）荷載試驗，交工投入使用。

5 結(jié)語

巫山縣雙龍大橋是一座技術特點比較突出的中承式鋼箱拱橋梁，主要表現(xiàn)在：

（1）拱肋采用上矮下高變截面的箱形結(jié)構(gòu)，以滿足結(jié)構(gòu)受力要求，比采用等高度的箱形截面能夠節(jié)省約1/6的鋼材。

（2）每個吊索布置雙吊桿，與常規(guī)單吊桿比較，降低了單吊桿個別位置吊桿失效產(chǎn)生的風險，有利于運營過程中養(yǎng)護單位對吊桿進行更換。

（3）為適應景區(qū)景觀要求，主橋采用拱形結(jié)構(gòu)使橋梁與自然為一體，在大寧河上形成了一道美麗的彩虹，景觀效果良好。