巴东大桥主要结构设计与分析计算特点
2010-06-09
巴东长江公路大桥工期处于三峡大坝建设初期（大坝开工至一、二期库区蓄水时期），桥区水位变化由60米至135米左右；运营期桥区水位则随库区蓄水在145米至175米之间变化。设计综合考虑桥区水位变化、两岸地形地质条件和已有道路布局情况等，确定大桥采用高塔墩结构。根据巴东长江公路大桥超高桥塔和库区超深蓄水、且水深变幅较大的特点，设计单位创新性地采用椭圆流线型的索塔截面和墩塔刚性组合稳定结构；为了兼顾三峡地区自然景观需要，采用宝石型塔身造型。巴东长江公路大桥南、北索塔（桩基承台顶面以上）高度分别为207米和212米，属同类桥梁中亚洲第一高塔；工程建设难度大，技术含量高，设计对结构计算、工程材料、施工工艺等方面进行了深入的分析研究工作，其结构设计与分析计算的特点如下：
一、桥塔各级立柱截面外端面均设计为椭圆弧线，具有审美设计和结构设计两方面的创新性。其外形流畅美观，且有利于减小风和流水阻力，扩散船舶等漂流物对塔（墩）柱的撞击力作用，提高超高塔墩结构空间稳定性能；顺水向独柱、横桥向框架结构的下部塔墩，整体刚度大，抵抗船舶撞击的安全性可靠；横梁和立柱经优化后选用薄壁箱形截面，工程量合理性节省；各部分以弧线联结形成流线型风格，配以钻石形结构的塔身造型，与山水景观协调融合。
二、索塔锚固区设计中，创新性地采用“深埋锚”构造；“深埋锚”技术措施较好地解决了预应力锚固与竖向主筋相互干扰的问题，既方便了施工，又满足了结构受力要求。设计对锚固区等受力关键部位作局部受力计算和仿真分析、对结构作几何非线性和材料非线性计算分析，合理性优化设计。
三、对大跨径斜拉桥作各种工况下受力分析与结构计算，设计者创新性地采用“荷载增量法”，分析施工过程逐级加载的有关问题；独创性地首次把交变作用的汽车荷载模拟成多重循环的简谐荷载，研究运营期汽车荷载的有关问题；同时结合相关试验和科研专题研究情况，优化计算参数，验证计算结果。
四、对桥梁进行遭受船舶撞击、风载作用等稳定性专题分析，保证超高塔（墩）跨度桥梁结构在施工及运营期安全可靠性；设计者创新性地研究超高桥塔（墩）遭受船只撞击与风载作用的最不利耦合效应等问题，系统地对超高桥塔（墩）防船撞等安全可靠度进行分析研究。
五、主桥设计采用构造简单、受力明确、施工方便的边肋型主梁；其截面类型协调变化，结构刚度分配合理，整体稳定性好；采用前支点牵索挂蓝施工，索力转换简单，挂蓝安全有保证；主梁预应力锚于顶面锚索区，施工张拉操作极为方便。
六、重视区域地震专题研究，对特大跨斜拉桥作地震反应分析，保证结构抗震方面的合理的安全性储备；结构设计中重视预应力条件下的二次力计算分析、温度场分析、体系转换等技术研究。
