建設歷程
江津觀音岩長江大橋是繞城高速公路西南段的控制性工程,主橋879米,主橋主跨為436米,橋寬36.2米,屬雙塔雙索麵5跨連續鋼-混凝土結合梁斜拉橋,斜拉索最大索力達820噸,其橋面寬度是全國同類型橋樑中最寬的,全橋總長1172米,
雙向六車道,該橋於2006年1月8日開工建設,2009年12月31日通車,總投資4.83億元人民幣。
橋樑建築
主梁採用高3.2m雙工字形截面的鋼—混組合梁,標準節段主梁長12m,在邊跨端部逐漸縮短為8m和4m。全橋縱向不設固定支座,在索塔下橫樑與梁體間設定油壓阻尼器,橫向採用限位支座。斜拉索全橋共68對,按雙索麵扇形布置。
主塔與基礎
橋塔採用A字形塔。滴水岩岸橋塔高167.29m,南彭岸橋塔高172.79m,橋塔橋面以上高約110m。橋面以下設定一道下橫樑,橋面以上約60m設定一道上橫樑,兩道橫樑將橋塔分成上塔柱、中塔柱和下塔柱三部分。上塔柱部分的塔柱縱向寬6.0m,橫向寬4.4m,縱向厚0.8m,橫向厚1.3m。中塔柱縱向寬6.0m,橫向寬4.4m,縱向厚0.8m,橫向厚1.0m。滴水岩岸橋塔下塔柱縱向尺寸由6.0m逐漸變化到塔底的10.56m,橫向尺寸由4.4m逐漸變化到塔底的9.5m,南彭岸橋塔縱向尺寸由6.0m逐漸變化到塔底的11.0m,橫向尺寸4.4m逐漸變化到塔底的10.0m。橋塔有斜拉索齒板部分的內壁包裹厚為10mm的Q235B鋼板。為了抵抗斜拉索拉力引起的橋塔箱形截面上的拉應力,在橋塔的斜拉索錨固區域配置了縱、橫向預應力,採用“#”型布置Φs15.24鋼絞線。《橋樑》
主塔的上、下橫樑都採用預應力混凝土結構,預應力錨固在橋塔的外側壁上,兩端張拉。滴水岩岸主塔基礎採用20根φ2.5m嵌岩鑽孔樁,築島圍堰施工。南彭岸主塔基礎位於深水區域,枯期水深12m,設定20根φ2.5m嵌岩鑽孔樁,採用φ32m雙壁鋼圍堰施工。
大橋類型
主梁採用鋼主梁與混凝土板共同受力的結合梁,中間用剪力釘將兩者結合。結合梁斜拉索錨固處高3.2m,跨中高3.542m。鋼主梁截面為雙工字形截面,橫橋向兩個鋼主梁的中心距35.2m,橋面混凝土板厚26cm,鋼主梁頂部加厚為40cm,主梁全寬36.2m。工字形鋼主縱梁高2.8m,主縱梁分為8種梁段,標準節段梁長12m,標準橫隔板間距為4m,標準梁段頂板截面為50mm×1000mm,底板為80mm×1000mm,腹板厚28mm,三條縱向加勁肋均為22mm×260mm。在橋塔和輔助墩附近的梁段為加寬和加厚截面。橋塔處主梁梁段頂板截面為50mm×1000mm,底板為60mm×1200mm,腹板厚28mm。輔助墩處主梁梁段頂板截面為50mm×1000mm,底板為80mm×1200mm並在支點附近增設加強鋼板,腹板厚28mm。交界墩附近的G梁段(過渡梁段)長24.496m,端部局部加高為4.0m。標準單片主梁重量約17t,交界墩附近主縱梁最大重量約70t。在橋面橫向跨中設定一道小縱梁,兩邊設定兩道小縱梁,小縱梁頂板、底板寬500mm。其中橋面中線處的小縱梁為永久結構,兩邊的小縱梁為施工臨時結構,提供施工時的人行通道,並作為澆注濕接頭的模板。永久小縱梁和混凝土板之間不設剪力釘,橋面板在橋樑橫向為簡支結構。橫隔板的標準間距為4.0m,標準橫隔板頂板寬700mm,厚度為28mm,底板寬700mm,厚度為32mm,腹板厚16mm,在
橫隔板的縱、橫向設定有加
勁肋。對主梁壓重段的
橫隔板進行加強,橫隔板和主梁之間的連線採用剪力接頭。全橋的鋼主梁、橫隔板和小縱梁均在工廠焊接完成後,運輸到橋位,現場全部採用高強螺栓連線。主縱梁鋼板採用Q370qE,橫樑鋼板採用Q345qC。對於鋼板梁的頂板由於需要和錨拉板直接連線,該鋼板要求為Z向鋼板,其厚度方向(Z向)性能應滿足Z35。確保鋼材符合設計力學性能。
橋面設施
預製混凝土橋面板共分為24種類型,最大平面尺寸為3.4m×8.54m,頂面拉毛,採用C60型高強混凝土,各類型混凝土橋面板之間主要在於預應力管道和預應力齒塊的不同,預製混凝土板的縱向設定微鋸齒形剪力鍵。為了減少混凝土的收縮和徐變,預製橋面板存放至少6個月以上方可安裝。預製混凝土橋面板之間澆注C60微脹混凝土形成橋面。在邊跨82m和中跨164m範圍內的混凝土橋面板中設定縱向預應力。主梁頂板縱向預應力鋼束均採用7Φs15.24鋼絞線、群錨錨具和SBG塑膠波紋管,真空輔助灌漿法施工。混凝土橋面板通過焊接方式使鋼主梁和橫隔板上翼緣板上的剪力釘和鋼樑共同受力,全橋剪力釘採用φ22mm圓頭焊釘,ML15鋼,長度260mm,全橋的剪力釘均在工廠焊接完成。
維護設施
斜拉索和主梁的錨固採用拉板式錨固方式,主要由錨拉板、四塊加勁肋、錨拉管及錨座支承板等組成。該類錨固構造最早見於加拿大的安娜西斯橋,後來國內青州閩江橋等也採用這種構造。錨拉板分為上、中、下三部分,上部錨拉板的兩側焊於錨拉管外側,將斜拉索的索力直接傳遞給上部的錨拉板,中部為了安裝錨具,中間部分挖空,為了補償挖空部分的削弱,並增強其橫向剛度,在其兩側焊接加勁板。下部直接與主樑上翼緣頂面焊接,這種結構傳力途徑明確,構造簡單,施工方便,最主要的是整個錨固系統都在橋面以上,便於以後的維修和養護,但也造成焊縫處荷載應力和焊接殘餘應力集中程度都較大。通過對錨拉板結構進行空間非線性有限元分析,並對主梁頂部翼板的抗疲勞性能進行試驗研究。錨拉板安全可靠,但是初始屈服荷載較低。設計荷載作用下在錨拉板與錨拉管的焊縫底部,即靠近錨墊板的圓弧處為高應力區,此處首先出現塑性區。錨拉板與錨拉管,錨拉板與主樑上翼板之間的焊縫是主要傳力焊縫,要求全熔透,並經過嚴格的探傷檢查。錨拉板直接焊接在主梁頂板上,主梁頂板的Z向承受拉應力,鋼板的Z向性能和焊接熱影響區是本橋鋼結構最為薄弱的兩個環節,所以對鋼材材質和焊接施工質量的控制是整個鋼結構製造中的重點,對錨拉板進行了靜力和疲勞試驗研究。
斜拉索採用平行鋼絲體系,鋼絲的標準強度為1670MPa。鋼絲直徑7mm,拉索共有187、151、199、253、283、313和349等7種規格,總計136根,成品索(含索體及錨具)的疲勞應力幅值應大於200MPa。索麵為空間索麵,斜拉索在梁體上、下游的間距為35.2m,順橋向的標準索距為12m,靠近邊跨端頭附近的尾索進行加密,索距為4m。斜拉索在塔上的豎向間距為1.6m。整根斜索外用保護套保護,護套外表設有螺旋線,以抑制雨振的產生。
重要意義
江津觀音岩長江大橋是連線重慶九龍坡區西彭和江津區先鋒鎮的重要線路。全長186公里的重慶繞城高速將全線通車。通車後,從重慶主城經成渝高速、繞城高速到江津,高速路里程大約50公里,行程只要半小時左右。而到達江津城區,也不過40分鐘,比目前的運行時間節約30分鐘左右。