1 概况
大宁河大桥位于国家重点公路杭州至兰州线重庆巫山至奉节段、巫山县巫峡镇白水村,跨越大宁河,桥址区属构造溶蚀、剥蚀深切谷地斜坡地貌区,相对高差228m,切割深度大、地形起伏剧烈,是巫山至奉节段高速公路建设项目中地形地貌最为复杂险峻路段的特大型桥梁工程。桥梁全长681m。
桥址地处亚热带湿润区。多年平均气温18.4℃。多年平均降雨量1049.3mm,最大瞬时风速24.7m/s。桥位处基岩为砂岩,上有很薄覆盖层。
大桥位于风景名胜长江小三峡景区内,为三峡库区高速公路沿线最壮观的一座大桥,同时将成为小三峡风景区内一道亮丽的人文景观。
主要技术标准
(1)四车道高速公路特大桥
(2)计算行车速度:80km/h。
(3)桥宽: 24.5m。
(4)荷载标准
车辆荷载:公路I级
地震作用:地震动峰值加速度0.05g。
2 主桥结构
大宁河大桥主桥为净跨径400m钢桁上承式拱桥,矢跨比1/5,拱脚固接,为固端拱体系,跨径规模居钢桁上承式拱桥世界第二、中国第一。大桥主拱肋采用三片等高桁架结构,桁高10m,桁架上下弦杆采用箱形断面,腹杆、平联及其它杆件采用工形断面,采用悬臂吊装、斜拉。拱上立柱采用钢排架结构,横向三根立柱与三片桁架相对应,设横向交叉提高立柱稳定性。拱上立柱纵向间距27m,立柱采用钢箱结构。
桥面行车道结构采用跨度16×27m钢-混凝土组合连续梁,混凝土桥面板上,用9cm沥青混凝土铺装。
(1)拱座
主桥拱座采用整体式钢筋混凝土结构,底面设计成阶梯形,以利于拱座与地基间的传力;拱座前缘横向设3根桩作竖向支撑,位置与拱肋对应,以改善拱座前缘的受力、
提高边坡稳定性、保证拱座基础的受力安全;拱座后缘横向设3根倾斜10度的抗推桩,以提高拱座基础抵抗水平力的能力并减小拱座位移;西岸拱座基础局部风化严重、岩体破碎,拱座基底对应于交界墩位置增设3根竖桩,以提高基础承载能力。两岸拱座竖向支撑桩、抗推桩桩底均以弱或微风化岩层作为持力层。
两岸拱座基坑地质条件较差,对基底及拱座基础以外2m范围进行压浆加固,加固深度10m。
(2)主拱肋
主拱肋采用桁架结构,钢桁高度为等高,桁高10m(上、下弦中心线间),横向分三片拱肋,肋间距通过计算优化确定,为10m。拱肋上下弦杆采用等截面钢箱,高1.5m,宽1.0m,内设纵向加劲肋。钢桁拱肋节段划分按吊装重量控制,从拱脚至拱顶划分为9个节段,全桥共54个节段,最大节段吊装重量160t。
钢桁拱肋上下弦杆壁厚从拱顶至拱脚按受力要求变厚,变厚范围30~48mm。桁架节点采用整体式节点。
拱肋腹杆采用焊接工字钢或钢箱,上下平联、横联等杆件采用焊接工字钢,板厚12~20mm,杆件与整体式节点之间采用对接焊缝连接。
(3)拱上立柱
拱上立柱墩采用钢排架结构,横向三根与拱肋对应。立柱采用箱形截面,根据稳定性要求,纵桥向尺寸1.7~0.9m,横向尺寸1.0m,立柱LZ1~LZ6、LZ10~LZ15柱间设置交叉斜撑,以提高横向稳定。立柱板厚16mm,内设纵向加劲肋。
(4)桥面系行车道
拱上桥面行车道结构采用钢-混凝土组合梁,跨径27m,为连续结构。组合梁焊接工字钢梁高1.7m,上翼板厚16mm,下翼板厚26mm,支点处由于下翼板受压,增加叠合钢板提高其抗弯能力。
工字钢梁腹板厚16mm,根据每隔2.25m设一道竖向加劲肋,每隔6.75m设一道钢横梁。
钢筋混凝土桥面板采用分块预制,厚12cm,吊装就位后,通过现浇9cm钢纤维混凝土桥面板和湿接头形成整体,钢梁和钢筋混凝土桥面板通过布置在湿接头处的栓钉剪力键形成组合梁,栓钉间距按剪力设置。钢纵梁位于交界墩顶的端部设现浇混凝土端横梁,混凝土端横梁设伸缩缝。
(5)钢结构涂装
钢桁拱肋、立柱及桥面系纵梁外露表面采用涂装长效防腐,防腐涂装工艺及要求是:表面净化处理到无油、干燥,除锈、喷砂等级到Sa2.5,无机富锌底漆80 um,环氧云铁厚浆漆100 um,聚合硅氧烷面漆两度75+50 um。
3 主桥技术特点和创新点
(1)国内规模最大的特大跨上承式钢桁拱桥
本桥主跨400m,在上承式钢桁拱中位列美国New River Gorge Bridge(主跨518m)之后居同类桥型世界第二、中国第一。
(2)大型复合式拱座基础
拱座基坑地质条件复杂。拱座基础按桩—拱座—土相互作用机理的复合式基础设计,解决了软弱地质条件下有推力拱桥的设计难题。
(3)首座全焊式特大钢桁拱桥
本桥主跨钢结构采用全焊式,即杆件、桁片工厂焊接制造,分桁片节段运输、现场吊装焊接而成。桁架为整体节点、节点外对接焊拼装,现场对接焊缝板件最大厚度48mm,控制焊接变形和焊后残余应力是影响拱轴线线形和结构抗疲劳性能的关键。
(4)钢-混凝土组合结构桥面
采用较轻的钢—混凝土多跨连续组合梁作桥面系,结构形式新颖,大幅度改善了拱肋、基础的受力状态。
(5)大型无支架缆索吊装系统施工
拱肋分片、分节段采用无支架缆索吊装安装,吊装缆索系统在吊塔上整体横移来分别安装三条拱肋。该系统跨径大(432m)、吨位大(165t)、吊装的节段长(长26m、高10m)。缆索吊塔与扣塔合用,其间铰接,利用交界墩及永久结构作为扣塔的一部分。图6为主拱缆、扣系统布置示意图。
图6 主拱缆、扣系统布置示意图(单位:m)
4 相关资料
桥名:重庆大宁河大桥
桥型:上承式钢桁拱桥
跨径:400m
建设单位:重庆高速公路发展有限公司渝东分公司
east chongqing express development co,.ltd
设计单位:中交第二公路勘察设计研究院有限公司
china communications second highway survey design and research Institue
施工单位:贵州省桥梁工程总公司
guizhou bridge project co., ltd
混凝土用量:38383m3
钢材用量:19420 t
造 价:4.6亿元
建成日期:2008.12