丹江口二桥设计的难点及先进性
2010-06-10
丹江口二桥地处深水水库，综合考虑通航、地质条件、施工条件以及造价等因素，将大桥2号主墩设置于水库深水区，大桥建设时，河床岩层表面至正常水面深度就达60米，为尽可能降低深水施工难度，设计充分结合建桥条件，创新地采用了大跨高桩承台深水墩连续梁桥方案，将三个主墩承台均设计为高桩承台，桩基最大自由长度达52米，地面以上桩基和桥墩总高80m，桥墩桩基水下之深、桩基自由长度之长均创我国桥梁建设之最。
针对近年来连续梁桥常见病害：诸如梁体开裂、钢筋锈蚀、变形过大、跨中下挠等现象。丹江口二桥从桥梁方案、结构构造的拟定到结构计算，对桥梁结构本身所处的地理环境、实现功能、承受荷载、结构体系方面等进行了深入地研究设计。桥梁结构除保证合适的安全性要求外，尚应考虑其应有良好的使用性能（变形、裂缝、美观）要求；不但重视强度极限设计而且也重视使用极限设计；在设计时还充分考虑施工的难易程度以及当时的工艺水平能否实现设计预想的性能，保证了可施工性。
丹江口二桥设计创造性地继承和发展了我国大跨连续梁桥的设计技术和经验，充分体现了安全性设计、适用性设计、耐久性设计理念，解决了深水大跨连续梁桥耐久性、易施工性、可装配性、可维护性、抗腐蚀性、美观等技术难题，形成了一套完整的、有一定创新意义的设计方法和思路。设计人员针对本桥特点，进行了以下科研及试验研究工作：
（1）大跨高桩承台深水墩连续梁桥关键技术研究
（2）高桩承台的稳定分析
（3）高桩承台裂缝有限元分析
（4）50号砼最佳配合比试验和徐变特性研究
上述科研研究，解决了大跨高桩承台深水墩连续梁桥的关键技术问题，进一步优化了设计方案，有益地指导了施工，确保大桥安全优质建成，为我国大跨高桩承台深水墩连续梁桥的技术发展提供了宝贵的经验。
丹江口二桥工程设计的难点及先进性主要体现在以下几方面：
（1）突出了全寿命的耐久性设计。
丹江口二桥工程设计强化了桥梁全寿命的耐久性设计。设计将重点从满足各种荷载作用下的结构强度要求转移到了对环境因素作用下的耐久性上。众所周知，目前结构因钢材锈蚀或混凝土腐蚀等建筑材料性能劣化导致的结构安全事故，其严重程度已远超过因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害。
丹江口二桥的设计提出了“根据设计年限、相应的极限状态、环境类别及其作用等级来确定耐久性设计”的准则，并深化为设计方法。设计阶段仔细研究了结构体系、结构构造、结构材料、结构维护以及施工等各个环节，以加强和保证结构的耐久性。
在结构体系的选择上，综合经济性、适用性、美观性、耐久性及可实施性，因地制宜地选择了四跨连续梁这一较经济合理的桥型。
合理选择下构与基础结构形式。结合工程的特点，考虑了可施工性。
总体布置及主跨大小、分跨及跨径组合、主梁高度、横截面布置形式和主要尺寸的拟定。
主拉应力控制在1MPa以内。
通过严格控制砼在使用状态下容许主拉应力设计值来预防箱梁斜裂缝。
（2）在环境影响风险分析的基础上，设计提出了有效的环境保护措施。
设计阶段对丹江口二桥全生命周期内的各种风险进行了分析评价。通过进行风险识别、风险衡量、风险评估、减少风险的措施、结构易损性分析、结构状态评估、危险性预测等方面的研究，重点地环境影响风险因素加以控制和预防，在细节上突出了环境保护。
（3）系统地分析研究了高桩承台的开裂模式，通过选择合理的构造尺寸及配筋，防范了深水中隐蔽性构件（承台和桩基）的耐久性差及养护维修难的问题。
设计组通过系统地分析和开展专题研究，解决了高桩承台所在桥墩作制动墩的问题。由于该墩处地面以上桩基和桥墩总高80m，通过开展该墩结构稳定、裂缝、强度等的仿真计算分析，优选了结构构造尺寸，确保了结构稳定性、强度、刚度均满足相关规范要求。同时，按耐久性设计要求，特别设计了混凝土保护层的厚度。
