夜郎湖特大桥方案设计

杨光强 杨 健 邓晓红

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 550081）

1 工程概况

拟建夜郎湖特大桥位于贵州省赤水至望谟高速公路织金至普定段，为跨越夜郎湖而设，桥位距普定县城约7 k m，有省道至桥位附近，交通较便利。

桥区内的地质构造主要表现为褶皱、断层。普定岸桥台纵横坡较陡，织金岸横坡较缓，地表受侵蚀、溶蚀作用强烈，轴线地表高程在1 137.3～1 244.0 m之间，相对高差106.7 m。桥区大部分基岩裸露，植被不发育，为溶蚀型低中山沟谷地貌。

桥区属长江流域之乌江水系。桥区地表水为夜郎湖湖水，测时水位1 137.3 m，最高洪水位1 145.0 m。

桥区覆盖层为残坡积层（Qel＋dl）粉质粘土，下伏基岩为三叠系关岭组二段（T2g2）灰岩夹泥质白云岩。地层呈单斜产出，产状125°∠14°。岩体节理发育，主要节理有50°∠80°，180°∠75°2组，节理间距为30～50 c m，岩体较破碎。

桥位区内未发现活动性断层通过，桥区内地质构造较简单。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）查得测区地震动反应谱特征周期为0.4 s，地震动峰值加速度为0.05g，桥区地震基本烈度为VI度。

2 设计主要技术标准

主要技术标准如下［1］：

（1）公路等级：高速公路。

（2）桥面宽度：双向4车道，桥面宽度为21.5 m＝0.5 m（防撞护栏）＋9.5 m（净空）＋2×0.75 m（中央分隔带）＋9.5（净空）＋0.5（防撞护栏）m。

（3）设计行车速度：80 k m／h。

（4）汽车荷载：公路-I级。

（5）桥梁设计洪水频率：1／300。

（6）风荷载：百年一遇基本风速取为25.8 m／s。

（7）地震基本烈度：桥区地震基本烈度为VI度，按VII度采取抗震构造措施。

3 桥梁方案构思及方案比选

3.1 桥梁方案构思

本桥是为跨越夜郎湖而设，普定岸桥台纵横坡较陡，织金岸横坡较缓，地表受侵蚀、溶蚀作用强烈，轴线地表高程在1 137.3～1 244.0 m之间，相对高差106.7 m。桥区大部分基岩裸露，植被不发育，为溶蚀型低中山沟谷地貌，桥梁设计不受洪水位控制。

本桥位桥形方案选择的原则为：①河谷断面呈U形，两岸地形较陡，不良地质发育。在选择合理的孔跨布置时，应尽量使两岸主墩位置避开不良地质及地面纵横坡陡峭段，以减少基础处理费用，并便于施工；②本桥位处于河谷地带且线位较高，而桥梁主要受力构件建筑高度大，桥型方案无论在施工过程还是成桥运营阶段均须具有较好的抗风稳定性；③桥型方案及桥跨的选取应考虑施工安全、方便，在满足桥梁使用功能的基础上，尽可能使用成熟可靠的桥型结构并同时考虑新技术、新工艺和新材料，降低工程造价，加快施工速度，减小施工风险。

因此在方案构思时，结合桥位处的水文、地质、气象等有关资料，提出3个桥型方案：①主桥选用1-210 m钢筋混凝土悬浇箱形拱桥；100 m＋180 m＋100 m预应力混凝土连续刚构桥；1-210 m钢管混凝土拱桥。并对钢筋混凝土悬浇箱形拱桥、预应力混凝土连续刚构桥及钢管混凝土拱桥作了全面分析比较，提出夜郎湖特大桥的推荐方案。

3.2 设计方案

（1）1-210 m钢筋混凝土箱形拱桥。主孔净矢跨比1／5，拱上排架采用矩形双柱式钢筋混凝土立柱，行车道采用17孔13.2 m空心板。引桥织金岸2-30 m T梁、普定岸3-30 m T梁；桥型布置见图1。

图1 钢筋混凝土箱形拱桥桥型布置图（单位：c m）

主拱圈为分离式布置，单幅桥主拱圈为等高度悬链线钢筋混凝土箱型截面，单箱双室截面，净跨径210 m，净矢高42 m，净矢跨比1／5，拱轴系数m＝1.988，箱型截面宽8.5 m，高3.8 m。主拱圈采用挂篮悬臂浇筑施工法进行施工。箱拱典型断面见图2。

图2 箱拱典型断面图（单位：c m）

两岸拱座位于完整的基岩上，基岩完整性好，强度高，基础采用扩大基础；引桥桥墩采用双柱式圆形桥墩，桩基础，人工挖孔；桥台采用扩大基础。

（2）100 m＋180 m＋100 m预应力混凝土连续刚构桥。桥梁边中跨比0.556，最大墩高58 m，全桥长396 m，桥型布置图见图3。

图3 预应力混凝土连续刚构桥桥型布置图（单位：c m）

箱梁分离式布置，上部箱梁为变截面单箱单室断面，箱顶宽10.73 m（包括0.23 m后浇带），底宽6.5 m。箱梁顶面设单向2.0%的横坡（左右幅对称布置）。0号梁段梁高为11.5 m，现浇段和合龙段梁高均为4.0 m，其间梁底下缘曲线按1.6次方抛物线变化。箱梁典型断面见图4。

主墩采用双薄壁矩形空心墩，横桥向6.5 m，顺桥向3.0 m，两片墩间净距为5.0 m。墩身上部端与箱梁0号梁段固接，下部端与承台固接，采用16根直径2.0 m桩基承台整体式基础；桥台为重力式桥台，扩大基础。主桥上部结构箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工；桥墩采用翻模施工，桩基机械成孔。

图4 箱梁典型断面图（单位：c m）

（3）1-210 m钢管混凝土拱桥。主孔净矢跨比1／5，拱上排架采用钢管混凝土立柱，行车道采用17孔13.2 m空心板。引桥织金岸2-30 m T梁、普定岸3-30 m T梁，全桥长388.4 m。桥型布置见图5。

图5 钢管混凝土拱桥桥型布置图（单位：c m）

主拱圈为整体式布置，主拱圈为变高等宽钢管混凝土桁架结构，弦杆由12根直径920 mm×壁厚14 mm钢管组成，内填C60混凝土，净跨径210 m，净矢高42 m，净矢跨比1／5，拱轴系数m＝1.988，桁架截面宽17.5 m，高5～8 m。腹杆、平联、横系梁均采用直径351 mm×8 mm钢管，仅个别斜腹杆内灌注C60混凝土，其余腹杆均不灌注混凝土。拱上立柱也采用钢管混凝土排架，采用直径351 mm×8 mm钢管，内填C50混凝土。钢管拱圈采用吊装法进行施工。钢管混凝土拱圈典型断面见图6。

图6 钢管混凝土拱圈典型断面图（单位：c m）

两岸拱座位于完整的基岩上，基岩完整性好，强度高，基础采用扩大基础；引桥桥墩采用双柱式圆形桥墩，桩基础，人工挖孔；桥台采用扩大基础。

3.3 设计方案比选

本桥方案设计阶段对3个不同桥型方案进行比较，3个方案主桥在技术上是成熟的、施工上是可行的、风险上是相近的，桥型方案主要从工程的经济性、设计施工难易程度及景观效果等方面进行比选，比选情况见表1。

表1 各设计方案分析比较

钢筋混凝土箱形拱桥造型美观，苍劲有力，与环境相协调，210 m的主跨跨径虽然在全国范围内有所突破（国内采用悬浇方法已完成182 m箱形拱桥建造），但在设计、施工技术方面已有成功经验，设计施工技术较成熟，造价最低，后期养护费用低，工期较短，对环境的影响较小。因此钢筋混凝土箱形拱桥方案完全符合安全、经济、实用、美观的结构设计原则。经综合比较，选用主跨210 m钢筋混凝土箱形拱桥作为推荐方案。

4 结语

大桥方案设计着眼于景观、施工难易程度、工期和经济等方面，主桥推荐方案综合考虑采用了主跨210 m钢筋混凝土箱形拱桥，在景观效果、工程造价、工期方面均存在较大优势，能较好地适应建设方的要求。但桥梁结构跨度较大，跨度超越了国内当前同类桥梁最大跨度，位居首位，设计、施工有一定难度。因此，下一步设计中应着重考虑加强结构尺寸的比选、构造处理、结构计算分析以及试验验证，以确保大桥安全可靠。

［1］ JTG D60－2004公路钢桥涵设计通用规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］ 马保林.高墩大跨连续刚构桥［M］.北京：人民交通出版社.2001.

［3］ 陈宝春.钢管混凝土拱桥［M］.北京：人民交通出版社.2007.