武隆县龙溪乌江大桥总体设计方案研究

伍晓孟，冯玉涛，彭虹霖

（中铁长江交通设计集团有限公司，重庆 401121）

1 工程概况

武隆县龙溪乌江大桥位于重庆市武隆县火龙镇四龙村三社，是武隆县喀斯特世界自然遗产旅游生态公路中“两轴”之一巷口镇至后坪公路的主要组成部分。乌江大桥和G319 巷口至江口段构成武隆县城至江口镇芙蓉洞旅游景区、后坪天坑群旅游景区的旅游生态公路轴线。

大桥采用双车道、双侧人行道设计标准，桥梁宽11.5m。设计荷载采用公路-Ⅱ级，人群荷载为2.5kN/m2，设计速度为40km/h，设计洪水频率为1/100，通航等级为内河Ⅳ级。

桥位区江口岸为顺层斜坡，总体坡角约41°，后坪岸为逆向斜坡，总体坡角约51°。桥位区主要为第四系全新统人工填土层、崩坡积层、冲洪积层，三叠系下统嘉陵江组地层。区内无滑坡、危岩崩塌、泥石流，未见断层，桥址区岸坡及地基稳定。

桥位区风速变化较大，受V形地形影响，河谷距离水面30m高度处100年一遇10min最大风速可达23.2m/s，桥位处年平均风速4.6m/s；水文条件复杂，受滩槽影响流速流向多变，平均流速达4.16m/s，河面宽约100m；银盘枢纽建成后，水深可达50 余米，桥位处河宽约160m。

2 桥型方案选定

根据桥址区的建设条件和项目技术标准要求，龙溪乌江大桥桥型方案比选重点考虑了如下因素。

（1）桥址区地形为乌江V形河谷，理论上拱桥方案是最适合的桥型[1]。但银盘枢纽建成后，受库区蓄水和泥沙淤积的影响，桥位河段最高通航水位为216.5m，既有G319 国道在该处标高约为242m，拱桥桥面需跨越G319 国道，桥型布置拱桥跨径需不小于180m；此外，由于江口岸山体为顺层边坡，拱座基础及连接线边坡开挖安全风险高[2]，防护工程量大。从经济性和施工风险等因素综合比较，拱桥方案不是该桥位的最佳桥型。

（2）55m+120m+55m 斜腿刚构与桥位区地形结合较好，但斜腿要考虑银盘枢纽建成后的船只防撞问题[3-4]，斜腿本身和基础设计均应考虑船只撞击；此外，江口岸山体为顺层斜坡，斜腿基础开挖影响范围大，斜腿顶部距离地面高度为53m，施工风险和防护难度极大，施工措施费用较高，故斜腿刚构方案不适合该桥位。

（3）桥位区采用斜拉桥布设孔跨虽然合适，但斜拉桥相对拱桥、连续刚构桥造价偏高。此外，受区县养护单位管养水平限制，后期养护难度大。从造价和后期管养综合比较，本项目不宜采用斜拉桥方案。

（4）桥位区采用悬索桥方案从地形上较为合适，可以一跨过江，且能避免船只撞击问题，但江口岸山体为顺层斜坡，锚碇开挖难度大、安全风险高；同时，缆索需考虑跨越G319 国道，其设置角度将影响桥面与G319 的平交顺接；此外，悬索桥造价高，后期养护难度大。故悬索桥方案亦不适合该桥位。

（5）主跨120m 连续刚构将桥墩置于两岸河床上[5]，可避免水下基础施工，桥墩下部采用实体墩身、墩身上部采用空心薄壁结构，船只防撞问题采用加强墩身结构设计解决[6]；两岸边跨过小可采用箱梁结构增加配重进行解决。桥梁采用预应力混凝土结构，造价低、管养便捷。

综上对桥位处多种桥型方案的比选，龙溪乌江大桥最终采用主跨120m 的连续刚构一跨过江，桥跨组合采用48m+120m+48m 的连续刚构桥。大桥平面布置如图1所示。

图1 大桥平面布置（单位：m）

3 桥梁结构设计

大桥总体布置如图2所示，其结构设计主要包括桥面系、箱梁、桥墩及基础、桥台等。

图2 大桥总体布置（单位：m）

3.1 桥面系

大桥标准横断面采用1.75m（人行道）+0.25m（路缘带）+2×3.75m（行车道）+0.25m（路缘带）+1.75m（人行道），标准总宽度为11.5m。由于江口岸与既有G319 国道平交，根据G319 国道和桥梁轴线的相交角度，上游侧采用半径20.25m 圆弧和桥梁边线相接；下游侧采用半径为15m圆弧和桥梁边线相接，两侧人行道宽均为1.75m（见图1）。

人行道采用两道钢筋混凝土路缘石，在路缘石上搭设预制10cm 厚钢筋混凝土人行道板，然后再铺设3cm 厚人行道板砖；人行道栏杆采用1.25m 高不锈钢栏杆；行车道采用10cm沥青混凝土。全桥采用集中排水，在两岸经过处理后再引入自然排水系统中。

3.2 箱梁

连续刚构上部箱梁采用预应力混凝土箱梁，箱梁采用单箱单室。由于桥梁起点段（K0+004.4—K0+014.949）位于平交曲线上，桥梁采用变宽箱形梁结构，上下游侧加宽值分别为4.226m 和4.538m，同时考虑和G319 国道的合理连接。江口岸箱梁平面布置如图3所示。

图3 江口岸箱梁平面布置（单位：m）

箱梁标准节段顶宽11.5m，底宽6.0m，单侧悬臂长2.75m。箱梁跨中梁高2.8m，墩顶根部梁高7.5m，梁高从中跨跨中至箱梁根部以半立方抛物线变化。箱梁底板厚度按二次抛物线从箱梁根部的100cm厚渐变至跨中及边跨支点的35cm 厚。箱梁腹板厚度采用50cm 和60cm 两个级别，主梁零号块腹板厚度为100cm。为满足桥面横坡和减轻结构自重，将箱梁顶板设置成带有横坡的形式，使桥面铺装厚度横向一致。基于利于施工、缩短悬臂浇筑周期、减少钢材数量的原则，箱梁悬臂浇筑段长度采用3.6m和4.0m两种节段。

由于箱梁结构受地形影响采用超短边跨，为平衡中跨采用边跨现浇段加高的方式对两边跨进行配重，江口岸边跨现浇段梁高加高至3.88m，后坪岸边跨现浇段梁高加高至4.68m。两岸边跨箱梁立面布置如图4所示。

图4 两岸边跨箱梁立面布置（单位：m）

箱梁0#梁段长10m（包括桥墩两侧悬臂各3m），每个T 构纵桥向划分为8 个对称梁段及6 个非对称梁段，梁段数量及梁段长度从根部至跨中分别为6×3.6m、2×4.0m（或8×4.0m）。中跨箱梁立面布置如图5所示。

图5 1/2中跨箱梁立面布置（单位：m）

0＃段采用托架施工，1～8＃梁段采用挂篮分段对称悬臂浇筑施工，9～14＃梁段采用挂篮分段（结构配重）悬臂浇筑施工，悬臂浇筑梁段最大控制重量为2 000kN。全桥在中跨设置1个合龙段，合龙段长度为2.8m，两侧边跨现浇段长13.28m。

3.3 桥墩及基础

桥墩采用空心薄壁墩，墩身横桥向宽度与箱梁底板同宽，均为6.0m，墩身顺桥向宽度为4m。每个桥墩承台下设置4 根群桩基础，桩径均为200cm。船只撞击影响范围内的桥墩采用实心墩，船只对桥墩的撞击由桥墩自身抵抗[6]；考虑桥墩的分水及美观效果，将桥墩的上游侧设置为圆端形，桥墩构造如图6所示。

图6 桥墩构造设计（单位：m）

3.4 桥台

两岸桥台均采用重力式U 形桥台，明挖扩大基础，如图7所示。其中，江口岸0#桥台根据管养需要，设置了检修通道。

图7 0#/3#桥台构造设计（单位：cm）

考虑路线和G319 国道平交，为适应路线的曲线线形，0#桥台结构采用曲线异形桥台方案，并与G319 国道及桥梁上部箱梁结构合理顺接。0#桥台平面构造如图8所示。

图8 0#桥台平面构造设计（单位：m）

大桥桥墩采用空心薄壁墩，由于在上部箱梁0#节段处无法从箱外进入箱内，考虑后期管养需求，在0#桥台处设置了由箱外进入箱内的检修通道。

4 施工工序

结合大桥的地形地质条件及结构设计特点，大桥采用挂篮对称悬臂浇筑方案进行施工，施工工序如下：

（1）清理岸坡，施工桥墩基础、墩身；桥台基础、台身和台帽。

（2）箱梁1#～8#节段采用挂篮对称悬臂浇筑。挂篮安装→移动就位→调整标高→绑扎钢筋→检查立模标高→浇筑梁段混凝土→养生至设计强度的90%（且时间不少于5d）→张拉相应顶板预应力钢束→张拉竖向预应力钢束（初张拉）→张拉腹板预应力钢束→张拉横预应力钢束→解除挂篮锚固并移动至下一梁段→重复以上步骤。

（3）施加顶推力，绑扎现浇段钢筋→检查立模标高→浇筑现浇段混凝土→养生至设计强度的90%→张拉相应顶板预应力钢束→张拉竖向预应力钢束（初张拉）→张拉横预应力钢束，解除顶推力。

（4）采用工艺（2）施工中跨9～14#节段。

（5）在中跨两悬臂端安装吊架并在悬臂端设水箱作平衡重。在设计合龙温度下，焊好合龙骨架，绑扎合龙段钢筋→检查立模标高→浇筑现浇段混凝土→养生至设计强度的90%→张拉相应顶板预应力钢束→张拉竖向预应力钢束（初张拉）→张拉横预应力钢束。

（6）张拉全桥底板预应力钢束，预应力张拉完成后解除支座锁定。

（7）施工桥台背墙，安装桥梁伸缩缝，施工桥面系。

（8）桥梁荷载试验，投入使用。

5 结语

武隆县龙溪乌江大桥是一座技术特点比较突出的连续刚构桥梁，主要表现在以下方面：

（1）受乌江岸坡限制，桥梁边跨较小，边中跨比仅为0.4，为满足结构受力要求，对两岸边跨采取了异形箱梁结构配重的方式进行处理，相较于其他桥型，极大地节约了工程造价。

（2）桥梁主体为适应江口岸的平交需要，采用了结构曲线设计，实现了结构和曲线的完美结合，使得大桥整体外观优美、景观效果良好。

（3）结构设计充分考虑了地方的管养需求和管养水平，根据需要，创造性地在桥台处设置了管养通道，为运营阶段对大桥的管养提供了便利。