矮寨大桥简介

矮寨大桥工程简介

一、工程概况

矮寨大桥为吉茶高速公路的控制性工程，桥位距吉首市区约20KM，于K14+571.30KM处跨越矮寨镇附近的山谷，德夯河流经谷底，桥面设计标高与地面高差达330m左右，山谷两侧悬崖距离从900m到1300m之间变化。

矮寨大桥采用塔梁分离式悬索桥方案，主跨为单跨1176m简支钢桁加劲梁，主缆布置为242+1176+116m，主缆的矢跨比为1/9.6，两根主缆横桥向间距为27m。是目前“国内第一”的跨越峡谷的大跨径钢桁加劲梁悬索桥。

主要技术指标：

（1）公路等级：四车道高速公路

（2）设计行车速度：80km/h

（3）设计汽车荷载：公路-Ⅰ级

（4）桥面坡度：纵坡为0.8%，横坡2.0%

（5）钢桁梁：梁宽27m，梁高7.5m

（6）桥面宽度：0.5m（防撞护栏）+11.0m（行车道）+0.5m（防撞护栏）+0.5m（中央分隔带）+0.5m（防撞护栏）+11.0m（行车道）+0.5m（防撞护栏），桥面全宽24.5m

（7）温度：桥址处极端最高温度38.0℃，极端最低温度-10.0℃，最冷月月平均气温2.8℃，最热月月平均气温25.4℃

（8）峒河历史最高洪水位：H=236.78M

（9）设计基准风速：34.9m/s

（10）地震基本烈度：地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s

主要材料用量：

全桥浇注砼约13万方，使用各类钢材约3.6万吨。

二、主要结构

1、主塔

塔身采用双柱式门式框架结构。

吉首岸索塔自扩大基础顶以上高129.316m，塔顶中心距27m，塔底中心距41m。壁厚：上塔柱0.8m，中塔柱1.0m，下塔柱1.2m。分离式扩大基础高5m，C30钢筋砼结构，单侧基础纵向×横向分别为21m×18m。塔座高6m，底设3m实体段。塔柱横向等宽6m。混凝土量1.25万方。

茶洞岸索塔自扩大基础顶以上高61.924m。塔柱壁厚：上塔柱1.0m，下塔柱1.2m。分离式扩大基础高5m，C30钢筋砼结构，单侧基础纵向×横向分别为18m×20m。塔座高6m，底设3m实体段。塔柱横向等宽8m。混凝土量0.95万方。塔基下方为坡头隧道，坡头隧道顶部距塔基底部间距为52.4m。

塔座、塔柱为C55钢筋砼结构，上下横梁为C55预应力砼结构。

2、锚碇

吉首岸锚碇为重力式锚碇，分为锚块、散索鞍支墩及基础、前锚室、后锚室四部分。锚块、散索鞍支墩及基础分四块浇筑，各块之间设2m后浇段，采用微膨胀砼。开挖方量为8.1万方，混凝土量为7.4万方。

茶洞岸锚碇为隧道锚，分为锚塞体、散索鞍支墩及基础、前锚室、后锚室及明洞五部分。开挖方量为1.5万方。锚塞体轴线总长72m，倾角38℃，其中锚固段长43m。锚塞体采用聚丙烯纤维网抗渗微膨胀砼。后锚室左右洞最小净距12m。锚塞体浇筑砼量2.8万方，为大断面、小间距、陡倾角隧道锚。隧道锚下方为坡头隧道，坡头隧道顶部距隧道锚底部最小间距为m。

锚碇永久外露部分表面钢筋保护层内均设一层抗裂带肋钢筋焊网。大体积砼均应进行温控设计。三个方面应进行监控：隧道锚前锚室和支墩之间应力的分布，锚塞体与围岩之间的压应力和相对位移；重力前锚、后趾基底应力；预应力锚固系统检测。

3、索鞍

主索鞍鞍体采用铸焊结合的混合结构，由鞍头和鞍身两部分组成，两者组焊为一体。鞍体下设不锈钢板－聚四氟乙烯板滑板，吉首岸预偏量1000mm，茶洞岸预偏量373mm。鞍槽由铸钢铸造，底座由钢板焊成。主索鞍分两半制造，吊装后用高强螺栓联为一体。吉首岸主索鞍总成单件重180吨，共两件；茶洞岸主索鞍鞍体为组焊件，单件重85吨，共两件。

散索鞍采用铸焊结合的结构方案。鞍槽由铸钢铸造，鞍体由钢板焊成。吉首岸散索鞍总成单件重123吨，共两件；茶洞岸散索鞍总成单件重122.6吨，共两件。

4、缆索系统

（1）主缆：分跨242+1176+116m，主跨矢跨比为1/9.6，每根主缆各设169根通长索股；每根索由127丝直径为Ø5.25mm设计强度为1670Mpa的镀锌高强钢丝组成。主缆采用预制平行钢丝索股逐根架设的方法（PPWS）。主缆2根，横桥向间距27米。主缆直径中跨为844mm，吉首边跨为859mm，茶洞边跨为844mm。通长索股平均长1658m，重35.8吨，全桥共用钢丝1.2万吨。吉首岸边跨设12根背索索股，每根索股平均长度306米，重6.6吨。

（2）吊索：本桥为单跨钢桁架悬索桥，中间跨设置吊索，采用Ø62mm和Ø88mm设计强度为1870Mpa的镀锌钢芯钢丝绳，钢丝绳吊索采用骑跨式。吉首岸第一跨和茶洞岸第一、二跨吊索间距为29m，吊索采用Ø88mm钢丝绳，共24根；其它吊点间距为14.5m，吊索采用Ø62mm钢丝绳，共264根。每一吊点设两根吊索，与钢桁梁采用销铰式连接。全桥吊索共用钢丝绳418吨。吊索两端锚头采用叉形热铸锚，锚杯口设氯丁橡胶缓冲器。长度大于20米的吊索，需在悬吊长度的中央设置减振架。

（3）索夹：索夹材料采用ZG20SiMn低合金钢铸件。全桥索夹分三类：连接主缆与吊索的吊索索夹，共136个；用于主缆定型的紧箍索夹，共52个；主索鞍及其出口处防护密封的封闭索夹，共12个。索夹按长度分为10类。采用左右对合型，半块索夹采用整体模型铸造而成，两半索夹用螺杆连接夹紧，接缝处设橡胶防水条防水。

（4）中央扣：为限制主缆和钢桁架的纵向水平位移，在主缆跨中设置三对柔性中央扣。中央扣斜拉索采用Ø88mm钢丝绳，钢丝绳两端设套筒式热铸锚，锚固于钢桁架的上弦杆上，中央扣共用钢丝绳7.44吨。

5、钢桁加劲梁

钢桁加劲梁由主桁梁、主横桁梁和上下平联及抗风稳定板组成，钢桁梁全长为1000.5m，采用带竖腹杆的华伦式结构，钢桁梁两端均与隧道连接。主桁梁节间长7.25m，一个标准节段长14.5米，桁梁高7.5m，宽27m。桥面系以上抗风稳定钢板高860mm，与两道内侧防撞栏结合在一起；桥面系以下抗风稳定钢板高1000mm，与主横桁架相连。共用钢材8千余吨。

主桁架每个节段由两个节间组成，全桥共69个节段，跨中设一合龙段。主横桁架每片为一个节段，共139个节段。钢桁加劲梁在两端各设抗风支座4个、竖向支座2个。

6、桥面系

桥面板采用C40钢筋混凝土板，桥面铺装为3cmAK-13A抗滑表层5cmAC-20改性沥青砼。共用钢材5千余吨。

桥面系采用纵向工字梁与混凝土桥面的钢－混组合形式。纵梁横向间距1.92m，梁高0.63～0.86m，理论跨径7.25m。桥面板采用预制砼板，板长7.21m，宽1.62m，厚0.16m，纵向接缝宽0.3m，桥面板通过剪力钉与纵梁结合。桥面采用连续构造，每101.5m设一通缝并设无缝伸缩缝。纵向接缝采用微膨胀砼。纵梁与横梁之间设支座，共3872个。

三、不良地质情况

场地存在的不良地质主要为岩堆、危岩体和岩溶。岩堆、危岩体对工程影响较小，但岩溶对工程的影响较大。

1、吉首岸索塔处

塔基下发有溶蚀裂隙，需进行充填和灌浆，溶洞的规模有待基础开挖后进一步揭露。

2、茶洞岸索塔处

存在两组构造节理发育的溶蚀裂隙，且有多条裂隙延伸到下方公路隧道，并将对公路隧道产生影响，必须对裂隙进行充填，并应加强公路隧道的支护结构。还有一落水洞需进行灌浆回填。塔基下方为公路隧道，索塔加载后对公路隧道有一定影响，应加强隧道顶的支护。

3、茶洞岸锚碇处

（1）地表溶蚀裂隙发育且切割较深，破坏了围岩的整体性，降低了围岩结构面的强度，对隧道锚的抗拔稳定性有不利影响。

（2）勘探平硐表明锚碇锚固段顶部的围岩存在已泥化的层间错动面，对隧道锚的抗拔稳定性有不利影响，需采取工程措施。

（3）上方落水洞需回填处理。

4、边坡稳定性评价

（1）吉首岸主塔前方悬崖边坡发育有溶洞和落水洞，且切割深度大，部分岩块已处于不稳定状态，易发生崩塌。吉首岸索塔处路基开挖深度达43米，隧道洞口仰坡高约30米，边坡开挖后易产生掉块，应对坡面采取防护措施。吉首岸索塔处基坑开挖深度达46米，高陡边坡可能局部失稳，应对索塔基坑进行防护。

（2）茶洞岸索塔及散索鞍处，受强烈溶蚀带影响，基坑开挖后受爆破影响，易产生岩石掉块，应予清除或局部防护。茶洞岸桥隧连接处，隧道洞口开挖深度达46m，仰坡高度达62m，由于卸荷和溶蚀作用，桥隧搭接处的现有地面以下和15～20m范围为卸荷带和溶蚀裂隙发育带，索塔加载后应力对仰坡稳定不利，应采取加固措施。地下水的补给和排泄途径被破坏，对边坡的稳定性不利。

四、专题研究

1、抗风研究

（1）采用ANSYS分析软件进行了结构动力特性分析及钢桁梁高度对整体动力特性的影响，以确定主桁的高度。

（2）进行了1：50节段模型颤振试验，测定了不同角度下的颤振临界风速，表明存在静风扭转发散现象，但其临界风速均远高于设计风速与颤振检验风速，所以不考虑提高静风稳定性能的气动措施。

（3）进行了节段模型风洞试验，表明0～34m/s风速范围内无明显涡激共振现象。

（4）目前在施工现场正在进行风力与风向的测定工作。

2、抗震研究

（1）进行了动力特性分析

（2）进行了4种状态下的地震反应谱分析，对结构的最大位移响应及部位、塔底横向最大弯曲应力、塔底最大地震响应弯矩、加劲梁杆件最大地震响应弯矩及部位、主缆的最大在震响应轴力及部位进行了确定。

（3）进行了4种状态下的非线性时程分析，对主梁跨中最大位移响应、塔顶最大位移响应、塔底最大地震响应弯矩、中、上横梁最大地震响应弯矩进行了确定。

（4）在非线性地震时程响应分析的基础上对阻尼参数进行了优化分析，确定在设置中央扣的条件下不再设置阻尼器。

3、茶洞岸山体稳定性研究

在考虑了不良地质影响的情况下，采用FLAC计算模型对茶洞岸山体进行了有边界条件的计算，分析表明：在施工和运营中，茶洞岸隧道锚碇基岩、公路隧道及塔基岩体的稳定性能满足要求，但锚洞、公路隧道围岩需进行适当支护；公路隧道顶部、桥台边坡及塔基之间的岩体通过加固措施，在工程荷载作用下，岩体的稳定性满足设计要求。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2a12324c767f5acfa1c7cd03.html