1.概况
坝陵河大桥位于贵州省关岭县境内,是沪瑞国道主干线贵州省镇宁至胜境关公路上跨越坝陵河大峡谷的一座特大型桥梁,坝陵河峡谷两岸地势陡峭,地形变化急剧起伏大,河谷深切达400~600m,桥面距谷底约370m。
该桥距离黄果树风景区约7km,特征是山地多,山地和丘陵占全省总面积的92.5%,其中喀斯特地貌面积达61.9%。由于受安庄断层和关岭县城以西的上木咱断裂的影响,桥位区域形成高差悬殊的深切河谷地形,以黄果树瀑布为典型代表。
桥位处属亚热带季风气候,四季分明,具有春干夏雨秋爽的气候特点。年平均气温13~16℃,年平均降水在1160~1400mm,雨量多集中在5至10月份,无霜期280天左右。
图1 坝陵河大桥效果图
该桥为双向四车道高速公路特大桥,设计行车速度80km/h,设计荷载为汽车-超20级,挂车-120。地震基本烈度6度,按7度设防。设计最大风速为25.9m/s,河内水少,无通航要求。
2.主桥结构
图2 桥型布置图
主桥为跨径1088m的双塔单跨钢桁架悬索桥,跨径组成为268+1088+228m(图2)。全桥为非对称双向纵坡,2.2%接-1.0%,曲线半径为34000m,变坡点设置在主跨中央。
⑴ 锚碇(图3)
东锚碇采用重力式框架锚,基础持力层置于弱风化岩层。整个锚碇由锚块、前支墩基础、前锚室、前支墩组成,锚固段长度为25m,锚体尺寸为71m×45.5m,高71m。
西岸采用隧道式锚碇。锚塞体置于弱、微风化岩层且穿过浅表岩溶发育带,基底基于地表以下50m左右。隧道锚分左右隧洞,隧洞总轴长74.34m,其中前锚室长31.34m,锚塞体长40m,后锚室长3m。洞口单洞断面尺寸为10m×10.8m,洞底单洞断面尺寸为21m×25m,左右洞间最小净距7m。隧道锚轴线倾斜度为45°,底面与水平面倾角52°,系典型大断面、小间距、陡倾角隧道锚。
锚碇锚固系统采用前锚式预应力锚固系统。为减小锚块尺寸,主缆索股采用单、双股混合锚固方式。
东锚碇 西锚碇效果图
⑵ 索塔及基础
索塔采用门式框架结构,塔柱为单箱单室箱形截面,横梁为预应力混凝土结构,上横梁高10m,宽为7.5m,壁厚0.9m;下横梁高10m,宽9 m,壁厚1.0m。东塔(镇宁岸)高185.788m,西塔(胜境关岸)高201.316m。东、西索塔基础均采用32根直径2.5m的群桩。其中,东塔桩基每桩根长60m;西塔桩基左侧平均桩长31m,右侧平均桩长41m。桩基均采用人工挖孔施工。东、西索塔塔柱均采用液压爬模施工,混凝土浇筑节段分别为4.5m与4.95m,横梁与塔柱采取异步施工法(图4)
图4 索塔施工
⑶ 缆索系统
全桥共两根主缆,主缆矢跨比为1/10.3,横向间距28.0m。主缆由预制高强度镀锌平行钢丝索股(PPWS)组成,每根索股为91根ф5.2mm 钢丝。中跨主缆索股为208股,边跨主缆索股为216股。主缆直径:边跨为810mm,中跨为795mm。单根通长索股长1727.497m,重26.2t。
吊索上端采用骑跨索夹形式,下端与加劲梁为销铰连接。吊索间距为10.8m,全桥加劲梁共99×2=198处吊点,每吊点为2根吊索。
为抵抗地震、汽车制动力和风荷载等引起的纵桥向的位移,在跨中设置3对柔性中央扣。
⑷ 钢桁加劲梁
钢桁梁加劲桁梁宽28.0m,高10.0m,节间长度10.8m(图5),主体结构采用低合金结构钢。加劲梁采用正交异性钢桥面板,板厚16mm,由8个纵梁支承在加劲桁架的上横梁上,纵梁为倒T形。紧急停车带板厚14mm,检修道桥面板厚8mm。
图5 钢桁加劲梁效果图
3.关键技术和创新
⑴ 国内最大跨径主跨1088m钢桁梁,单跨简支结构悬索桥,钢桁梁桥采用正交异性钢桥面板为国内首次。
⑵ 喀斯特地区采用大型隧道锚,国内首次采用:钻孔间电磁波CT技术以查清基础岩溶发育情况;针对隧道锚的受力特点,在隧道锚的原位沿散索中心进行了斜硐勘察,斜硐进尺最大86m;进行了隧道锚两组1/20和1/30的现场缩尺模型试验,推断隧道锚的围岩参数指标和总体安全度。
⑶ 西岸隧道锚隧洞总长74.34m,轴线倾角45°,后锚室左、右隧洞最小间距7m,规模为世界第一。
⑷ 钢桁梁拟采用桥面吊机安装,从索塔向跨中进行桁片架设,特点是“化整为零,集零为整”。为减小施工中钢桁梁的应力,设计采用了带铰逐次刚结法安装上部结构。悬索桥采用结合桥面轨道运输平车和桥面全回转桥面吊机的施工架设方案为国内首次。
⑸ 主塔采用机制砂C50高标号混凝土,混凝土的输送高度近200m,为目前国内机制砂混凝土的最高输送高度,为此进行了专门的试验研究。
⑹ 国内率先提出对山区大峡谷风场的“狭管效应”进行桥位风参数研究;
⑺ 为提高桥梁颤振稳定性,在下检修道位置设置了气动翼板抗风措施,该抗风措施为世界上首次运用。
⑻ 对比研究了阻尼器和中央扣的两种纵向约束系统的优缺点,通过对结构受力、经济合理性和方便检修等方面的综合比较,国内首次在悬索桥上采用柔性中央扣作为本桥的纵向约束系统。
五、有关资料
⑴ 建设单位:贵州高速公路开发总公司
⑵ 设计单位:中交公路规划设计院有限公司
⑶ 施工单位:贵州省桥梁工程总公司、中港第二航务工程局
⑷ 混凝土用量250000 m3
⑸ 钢材用量65000t
⑹ 造价13.2亿