巫山县双龙大桥主桥总体设计

伍晓孟，冯玉涛，张昊

（中铁长江交通设计集团有限公司，重庆 401121）

1 工程概况

重庆巫山县双龙大桥位于重庆市巫山县双龙镇境内，是县道X527 双龙场镇至金坪乡场镇的一段，也是巫山县双龙场和金坪乡的重要交通要道。

大桥采用双向两车道和两侧人行道方案，主桥宽14.6m，引桥宽10.5m，设计荷载采用公路-Ⅰ级，检修道人群荷载为1.5kN/m2，设计速度为20km/h，设计洪水频率为1/300，设计通航等级为内河Ⅲ级。

大桥双龙岸地质条件差，表层岩溶发育，岩隙间土石填充，完整基岩埋深约在30m左右。桥位区气象条件较差，风速风向变换频繁，距地面10m 高度处100 年一遇10min 平均最大风速为26.7m/s；水文条件复杂，受滩槽影响流速流向多变，最大水深达60m，平均流速达3.23m/s，河面宽达220m。桥位区通航标准高，大宁河为Ⅲ级航道，主孔净高不小于18m、最小单孔双向通航净宽不小于120m。

2 桥型方案选定

通过对桥址区建设条件和项目技术标准的研究，结合项目可行性研究和初步设计情况，大桥桥型方案比选重点考虑了如下因素。

（1）巴雾岸既有地方公路标高较低，受小三峡景区范围、大宁河河面宽度和通航尺度影响，大桥需采用大跨度桥型方案，梁高较大的刚构桥等桥型方案不适合该处桥梁建设。

（2）受景区范围影响，需设置主边跨的斜拉桥等桥型亦不适合该处桥梁建设。

（3）拱桥与悬索桥相比较，具有整体刚度好[1-3]，无需庞大锚碇，对周边环境影响较小等优点，有利于与两岸地形融为一体，满足景区环境需要。

（4）桥型方案综合考虑了大宁河段的既有桥型，桥址区下游的桂花大桥为悬索桥，大宁河汇入长江交汇处的龙门大桥为钢管拱桥。

综上，经多方案比选，双龙大桥主桥最终采用了一跨过河的钢箱拱桥方案，桥跨组合采用3×20m 连续箱梁+245m 钢箱拱桥+20m 简支箱梁。大桥桥跨布置如图1所示。

图1 巫山县双龙大桥桥跨布置（单位：m）

3 主桥结构设计

大桥主桥结构主要包括拱座、主拱肋（拱圈）、风撑、吊索、桥面系、墩柱等。

3.1 拱座

双龙岸拱座基础岩体风化、溶蚀强烈，主要为黏土、碎块石填充物，承载力较低，拱座采用重力式实体拱座，承台群桩基础，拱座后设背墙，背墙通过地梁与墙式基础连接，墙式基础采用间隔护壁开挖，拱座基础构造如图2所示。

图2 双龙岸拱座基础构造（单位：cm）

巴雾岸拱座基础岩体整体性好，强度高，拱座基础采用明挖扩大基础，拱座基础构造如图3所示。

图3 巴雾岸拱座基础构造

两岸拱座宽5.0m，拱座襟边为1.5m，均置于中风化灰岩层上，进入中风化岩层最小埋置深度为3m。拱脚段在顶、底板和腹板设纵向加劲肋，加劲肋与拱肋加劲肋对应。在拱脚交接段设置了精轧螺纹钢，对拱脚施加预压力，加强拱脚钢结构与混凝土之间连接。拱脚钢材两腹板选用Z向钢板。

3.2 主拱肋

主拱肋采用单箱单室变高钢箱截面，大桥上下游各设一道。主桥计算跨径245m，矢高54.44m，矢跨比1/4.5，拱轴线线形为m=1.2 的悬链线。拱肋为平行拱，拱肋中心间距12.6m，吊杆区单侧宽2.05m。拱肋采用变高度箱形截面，宽2.0m，高2.5～4.5m。单侧拱肋共分为12 个节段，最大节段重量为58.8t，其余节段重量为22.0~58.4t。为了提高施工精度，在主跨跨中设置2m合龙段。拱肋节段划分如图4所示。

图4 拱肋节段划分（单位：m）

3.3 风撑

大桥共设置9道风撑，均为等高度箱形截面。截面尺寸为1.8m×1.2m，布设位置如图5所示。

图5 风撑总体布置（单位：m）

3.4 吊索

采用挤压成型钢绞线吊杆，纵向间距10m，全桥共20对。吊杆上端采用固定端锚具，上锚头采用球形支座和垫板锚固于拱肋横隔板支架上。吊杆下端采用张拉端锚具，通过调节螺母位置对吊杆长度进行调整，下锚头采用销接式，叉形耳板与横梁处耳板通过销轴连接。吊杆外套哈佛管保护，其中露出横梁以上3m范围内，用外套不锈钢管防护，为保证行车安全，可在上面设反光标志。

为适应纵梁高程变化，吊索在桥面锚固处夹角均匀调整。吊索在纵桥向的立面投影为铅垂线。

两侧靠近桥面的短吊索上、下位置均设置轴承以抵抗短吊杆疲劳。

3.5 桥面系

主桥桥面系采用钢纵、横梁与混凝土桥面板形成的组合梁格构体系[4]。主桥标准横断面设计如图6所示。

图6 主桥标准横断面设计

（1）钢横梁：采用Q345D钢材，分为吊杆横梁、次横梁、小横梁和拱间横梁4类。吊杆横梁对应于吊杆位置，横梁横向长14.6m，纵向间距10m，横梁断面采用工字形断面，梁高1.5m。顶板宽度在行车道范围0.7m，吊点范围局部加宽至1.5m。全桥吊杆横梁共20道。次横梁设置在每相邻两道吊杆横梁中间，次横梁长度为4.75m，断面也为工字形断面，梁高1.0m。全桥次横梁共19道。小横梁设置在无吊杆区桥面系范围内，与无吊杆区桥面系纵梁形成梁格体系。小横梁为工字形断面，每节长1.936m，高1.5m。拱间横梁设于两拱肋之间，采用箱形断面。横梁长10.6m，梁高2.0m，顶宽1.7m。

（2）钢纵梁：分为边纵梁与中纵梁两大类，均为工字形断面。边纵梁全桥横向设2排，位于两端，间距7.75m，吊杆区边纵梁采用工字形结构，梁高1.5m；路线中心线设置1道中纵梁，中纵梁采用工字形结构，梁高1m。无吊杆区桥面系纵梁均高1.5m。

（3）桥面板：采用C50 混凝土，钢筋混凝土结构，分块预制。桥面板厚25cm，尺寸约为4.5m×4.3m。桥面板吊装就位后，通过现浇CF50 钢纤维混凝土湿接缝形成整体，钢梁和钢筋混凝土桥面板通过布置在湿接头处的ML15 焊钉剪力键形成组合梁。钢筋混凝土预制桥面板的最大吊装重量约12.11t。

（4）桥面系钢结构连接：桥面系纵、横梁连接采用了栓焊结合方式，钢纵横梁顶板间采用焊接连接，腹板、底板采用节点板连接的构造。杆件的连接均先采用高强螺栓连接进行安装就位以后再于高空补加焊缝。高强螺栓统一采用大六角形，10.9S 级，连接面摩擦系数0.35，构件表面可不做喷丸处理，只做除锈、整平清理以简化施工工艺。采用手枪式电动拧紧工具。

3.6 墩柱

主桥桥墩为过渡墩，采用柱式桥墩，桥墩直接置于拱座上。

桥墩帽梁横桥宽11.2m，墩间距6m，帽梁悬臂1.9m，帽梁高1.2m，宽1.8m。墩柱直径为1.4m。3.7主桥景观

双龙大桥色彩景观设计主要体现在：主拱采用朱红色涂装（RAL：3020），吊杆采用珍珠白涂装（RAL：9003），主桥钢箱梁、引桥梁腹及桥墩采用雅灰色涂装（RAL：7035），给人以醒目、大方之感，景观效果优美。

桥梁栏杆采用不锈钢雅灰色（RAL：7035）烤漆，搭配弧形装饰造型，使之与拱桥造型相呼应，色彩与大桥主体色彩相匹配。

桥铭牌采用LED 自发光字，设立于桥拱风撑之上，字体采用华文行楷，颜色采用珍珠白色（RAL：9003），白天和夜晚车行效果都能醒目、清晰。

4 施工流程

结合大桥的地形地质条件及结构设计特点，大桥采用斜拉扣挂的缆索吊装方案进行施工[5]，施工流程如下：

（1）清理岸坡，施工拱座基础、过渡墩、引桥桥墩基础、墩身和墩帽。

（2）安装缆索吊、扣索、牵引索等；工厂加工钢箱梁，并进行预拼，产品检验等；搭设钢结构吊装平台，准备吊装。

（3）采用斜拉扣挂法安装拱肋G1 节段，采用扣索和缆风索临时固定，布置临时支撑，浇筑拱脚段混凝土。

（4）采用缆索吊逐段安装拱肋其余节段、拱间横梁及风撑，并逐段复核线形，直至拱肋合龙，完成主拱圈吊装施工。

（5）安装拱箱内通风除湿机等附属构件，逐段逐级拆除拱肋扣索。

（6）使用缆索吊机安装横、纵梁。安装顺序为先安装无吊杆区端横梁、小横梁及纵梁形成无吊杆区大格构；安装吊杆区吊杆横梁、边纵梁，形成吊杆区大格构；安装无吊杆区小横梁、吊杆区次横梁、中纵梁，形成桥面系格构体系。各大、小格构的形成要求纵向从拱脚向跨中、横向从外侧向中心线方向顺序、对称进行。

（7）使用缆索吊机吊装主桥预制空心板，安装时注意遵循纵向从拱脚向跨中、横向从中间向两侧交替对称进行。

（8）浇筑桥面板湿接缝混凝土,使混凝土板与钢梁形成组合梁格构体系。

（9）拆除缆索吊系统。

（10）在引桥支架上现浇引桥箱梁。

（11）从拱脚向跨中对称铺设沥青铺装，安装伸缩缝、栏杆及其他附属设施。修补拱肋表面防护处理，喷涂钢结构最后一道面漆。

（12）荷载试验，交工投入使用。

5 结语

巫山县双龙大桥是一座技术特点比较突出的中承式钢箱拱桥梁，主要表现在：

（1）拱肋采用上矮下高变截面的箱形结构，以满足结构受力要求，比采用等高度的箱形截面能够节省约1/6的钢材。

（2）每个吊索布置双吊杆，与常规单吊杆比较，降低了单吊杆个别位置吊杆失效产生的风险，有利于运营过程中养护单位对吊杆进行更换。

（3）为适应景区景观要求，主桥采用拱形结构使桥梁与自然为一体，在大宁河上形成了一道美丽的彩虹，景观效果良好。