峨眉至汉源高速公路乌斯河特大桥总体设计

刘清华 曹发辉 王兆林

（1.四川公路工程咨询监理有限公司， 成都 610041，2.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司， 成都 610041）

0 引言

峨眉至汉源高速公路东接国家高速公路网成渝地区环线的乐雅高速、乐峨连接线高速和成乐高速公路，西接京昆高速公路(G5)雅安至西昌段，从国家高速公路网层面看，本项目连接了两条国家高速公路，是重要的备用通道；从四川省高速公路网层面看，本项目属于《四川省高速公路网规划（2014—2030 年）》东西方向布局的8 横中的“第6 横线”隆昌至汉源高速公路的一段，项目建成后将直接与成乐、乐雅、乐峨、乐自、乐宜等高速公路等交叉相连，使区域高速公路衔接成网，服务于区域经济一体化发展的战略布局，带动区域经济全面发展，如图1 所示，乌斯河特大桥是该高速公路上一座重要的特大型桥梁。

图1 高速公路路网关系图

1 建设条件和技术标准

1.1 建设条件

路线在乌斯河镇附近先后跨越大渡河、S306 省道、成昆铁路乌斯河隧道，该段路线左右线分别位于R=1620m、R=1420m 圆曲线上，满足汉源岸隧道进洞的条件。

本桥前接大峡谷隧道，跨尔苦滩沟、斜坡冲沟和大渡河，抵达大渡河左岸阶地平台上，汉源端紧接乌斯河隧道，沿途崩塌、滑坡、泥石流皆有发育，三条冲沟、河流的沟床及沟岸整体稳定～基本稳定。

桥位区属中高山峡谷及河流堆积地貌，基岩岩性主要有下震旦系峨边群砂质板岩、震旦系下统开建桥火山碎屑岩、苏雄组流纹岩、列古六组粉砂岩及灯影组白云岩等，受构造影响，岩体破碎～极破碎，基岩面起伏变化大，覆盖层埋深变化大，风化层变化较大，承载力高低不一；第四系松散层类型主要有崩坡积、坡洪积、冲积、泥石流堆积层等，土性多为粗巨粒土，密实程度差异大。

1.2 技术标准

（1）公路等级：高速公路；

（2）设计速度：主线80km/h；

（3）荷载等级：公路—Ⅰ级；

（4）整幅式桥梁宽度：宽度25.5m；

（5）分离式桥梁宽度：宽度12.75m；

（6）设计洪水频率：1/300；

（7）通航净空：规划航道Ⅶ级通航标准；

（8）地震动峰值加速度：0.15g；

（9）设计安全等级：一级。

2 桥梁总体设计

2.1 主桥孔跨布置

桥梁服从路线总体的走向，乌斯河特大桥在乌斯河镇附近先后跨越大渡河、S306 省道、成昆铁路乌斯河隧道，该段路线左右线分别位于R=1620m、R=1420m 圆曲线上，根据实际地物，采用188m 主跨跨越大渡河与S306 省道；为了减少施工、运营对成昆铁路的影响，主墩、交界墩距离隧道一定的安全距离，采用边跨100m 跨径跨越成昆铁路乌斯河隧道。

主桥桥跨组合为(100+188+100)m 预应力砼连续刚构桥。左右线设计，主梁采用单箱单室截面，主墩为箱型截面高墩。

图2 乌斯河特大桥及互通效果图

小桩号引桥位于半径R=322m 圆曲线以及缓和曲线上，且该区域引桥墩高38～86m，为了方便施工，小桩号引桥采用41+10×40m 钢箱梁，大桩号引桥采用2×30 或2×40mT 梁。

左线桥跨布置为：41+10×40m（钢箱梁）+(100+188+100)m(预应力砼连续刚构桥)+(2×30)(T 梁)；全长893.00m。

右线桥跨布置为：41+10×40m（钢箱梁）+(100+188+100)m(预应力砼连续刚构桥)+(2×40)(T 梁)；全长913.50m。

2.2 主桥上部结构设计

2.2.1 一般构造设计

箱梁梁段划分为：13m（0 号段）+6×3.0m+7×3.5m+11×4.0m 挂篮悬浇段+2.0m（合龙段）及5.0m 的边跨梁端托架现浇段。悬浇梁段最大控制重量2320kN，挂篮设计自重1150kN，控制在最大悬浇节段重量的0.5 倍以内，以减少对悬臂施工的影响。

箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，箱顶板宽12.60m，底板宽7.10m，翼缘宽度2.75m，箱梁顶板设置成单向横坡。箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高4.0m（梁高以较低侧腹板外缘处截面高度为准），墩与箱梁相接的根部断面和墩顶0 号梁段高为11.80m。从合龙段端面（25 号截面）至箱梁根部，箱高以1.7 次抛物线变化。箱梁腹板在墩顶范围内厚度由100cm 过渡到70cm，1～10 号截面腹板厚70cm，11～18 号腹板厚60cm，19～25 腹板厚50cm。箱梁节段间腹板厚度变化采取一个节段长渐变过渡，每个梁段的腹板上需设抗剪齿口。箱梁底板厚0 号梁段由180cm 变化为135cm 外，其余各梁段底板，从箱梁根部（1 号截面）135cm 以1.5 次抛物线渐变至合龙段（25 号截面）的32cm；顶板厚度为30cm。

图3 主桥上部箱梁节段划分图

左右线主桥分别位于R=1620m、R=1420m 圆曲线上，主桥跨度较大，最大墩高近百米，桥梁受力较为复杂，空间效应明显，设计采用三维空间有限元程序进行受力计算分析，跨中竖向预拱度最大经验值一般按主跨的1/800～1/1200 取用，各节段按照余弦曲线进行分配；横向预拱度设置于靠曲线外侧进行预偏，混凝土的收缩徐变完成后，主梁逐渐回位。

2.2.2 预应力体系设计

本桥上部箱梁为三向预应力结构：纵向预应力、横向预应力、竖向预应力，其中纵向预应力体系按照体内、体外混合配索进行设计。

a 体内纵向预应力束

纵向体内预应力钢束共设置了腹板束、悬臂顶板束、中跨底板束、边跨底板束、边中跨顶板合龙束，均采用两端张拉；腹板束W 系列采用ΦS15.2-19，设计张拉吨位为3710KN，锚具采用M15-19 型；腹板索锚固点设在位于梁高1/3 以下位置，在解决过去连续刚构桥腹板开裂以及跨中下挠等病害具有关键性作用。

悬臂顶板束T 系列采用ΦS15.2-22，设计张拉吨位为4296KN，锚具采用M15-22 型，箱梁左右腹板上方承托位置各锚固一束。

边跨底板束B 系列采用ΦS15.2-19，设计张拉吨位为3710KN，锚具采用M15-19 型；中跨底板束D 系列采用ΦS15.2-19, 设计张拉吨位为3710KN，锚具采用M15-19 型；边跨顶板合龙束LT 系列采用ΦS15.2-22，设计张拉吨位为4296KN，锚具采用M15-22 型；中跨顶板合龙束CT 系列采用ΦS15.2-19，设计张拉吨位为3710KN，锚具采用M15-19 型。

近年来纵向预应力普遍采用智能真空辅助压浆工艺，并对压浆饱满程度进行检查，极大提高其可靠性。

b、体外预应力束

主桥中跨箱梁内设转向横隔板，为设置体外预应力索之用，体外索作为运营期预备索，主要考虑主跨后期发生跨中下挠后的预备措施，运营期视桥梁实际情况决定是否启用，启用时具体张拉方案视箱梁受力和变形情况而定。本桥设置4 束ΦS15.2-27 环氧喷涂钢绞线成品索，两端分别锚固在0#块横隔板位置。

图4 体外预应力束构造图

c、横向预应力束

顶板横向预应力束采用ΦS15.2-2，设计张拉吨位390.4KN，采用单端张拉，预应力锚具张拉端和锚固端分别为BM15-2 和BM15P-2，横向预应力束沿桥轴线间距50cm，主要解决桥面板的横向跨中受力问题。

d、竖向预应力束

竖向预应力束采用ΦS15.2-4 和ΦS15.2-3，设计张拉吨位分别为781KN 和586KN，采用低回缩量锚具，型号为M15-4DHS（张拉端）M15-3DHS（张拉端）和M15P-4（锚固端）M15P-3（锚固端），竖向预应力采用梁顶一端张拉方式,二次张拉减少其回缩量，进而减少竖向预应力的损失，控制主拉应力，可以有效地阻止腹板开裂的发生。

2.3 主桥下部结构设计

主墩采用钢筋混凝土箱型薄壁墩，与主梁固结，桥墩顺桥向尺寸为8.0m,壁厚0.7m，横桥向尺寸为8.0m；承台为左右分幅式，采用矩形，四角设置1.75m 圆角，横桥向长14.5m，顺桥向宽12.5m（水中主墩顺桥向14.0m），厚5.0m，单个承台采用9Φ220cm（水中主墩9Φ250cm）三排钻孔灌注桩；水中主墩设置分水尖，利于行洪；大渡河河水湍急，不便于主墩的施工，本桥水中主墩基础采用咬合桩围堰进行承台的施工；主墩墩身采用液压爬模法进行施工。

主墩高度分别为97m、57m，墩高差异较大，需要通过墩柱以及桩基的纵向刚度协调桥梁后期混凝土收缩徐变及温度变化引起的变形。

2.4 引桥设计

2.4.1 引桥上部结构

峨眉岸引桥采用41+10×40m 钢混组合梁；标准横断面如图5 所示，针对该部分主线小半径仅为322m，阻挡行车视距，需要进行局部加宽，经过计算，加宽值为1.3m，该部分引桥宽度净宽为13.9m。

图5 引桥上部钢混组合梁标准横断面

汉源岸引桥采用30m、40m 装配式预应力混凝土简支T 梁。标准桥宽30m、40m 装配式预应力混凝土T 梁：梁高分别为2.0m、2.5m，梁间距2.17m，标准段桥宽由6 片T 梁构成，每片中梁预制宽度1.6m，现浇湿接缝0.57m。

峨眉岸引桥采用40m 钢混组合梁，而汉源岸却采用经济性较好的预制T 梁，主要考虑到峨眉岸引桥位于小半径曲线段，墩高较高，且T 梁对于小半径曲线的适应性较差，故采用了40m 跨度的钢混组合梁。

2.4.2 引桥下部结构

引桥（T 梁）下部设计：下部结构采用分幅双柱式圆形桥墩，钻孔灌注桩基础,40m 跨的T 梁采用Φ200cm 桩基础，采用Φ180cm 圆柱墩；30m 跨的T 梁采用Φ180cm 桩基础，采用Φ160cm 圆柱墩。

引桥（钢箱梁）下部设计：桥墩高度从38m～84m 不等，按照墩高小于50m 和大于50m 分为2 种尺寸形式，桥墩结构采用分幅双柱式方柱桥墩，承台、钻孔灌注桩基础,方柱横桥向宽分别为2.1m、2.6m，顺桥向宽度从2.1m、2.6m 按照80:1 放坡，承台平面尺寸为11.9×7.4m，厚度分别3.0m、3.5m，单个承台采用6Φ180cm 双排钻孔灌注桩。

3 结束语

峨眉至汉源高速公路乌斯河特大桥是峨眉至汉源高速公路上一座重要桥梁，项目已于2017 年10 月开工建设，计划2022 年底建成通车。乌斯河特大桥建设实景见图6。

图6 乌斯河特大桥建设实景