1、概況
武漢陽邏長江公路大橋位于武漢市東北郊,上距武漢關約30 km,武漢繞城公路東北段與京珠、滬蓉國道主干線經該橋跨越長江。
橋址區(qū)歷年最大風速為29.7m/s,風向為北北東向。橋位北岸為自然岸坡,南岸為人工堤防,常水位時江面寬約1000~1100m,大堤之間距離約為1500m。橋位河段緊貼陽邏岸近岸較長范圍有一深槽,槽寬水深,河床斷面為窄深型。橋址區(qū)自北向南基巖埋藏由淺到深,弱風化巖頂面高程由北錨碇處的14.2m變化到南錨碇處的-30m。

圖1 大橋全景
該橋主橋采用主跨1280m的單跨鋼箱梁懸索橋。本橋南錨碇所處位置為低漫灘平原,覆蓋層較厚,根據地質條件及防洪要求,南錨碇基礎采用圓形地下連續(xù)墻方案。
該橋為雙向六車道高速公路特大橋,設計行車速度120km/h;橋位區(qū)20m高度處100年一遇10分鐘平均最大風速為33.4m/s;船舶撞擊荷載:順水流方向27000kN,垂直水流方向13500kN;地震基本烈度6度,按7度設防;標準凈高為設計最高通航水位以上大于24m,凈寬為雙向通航不小于425m、單向通航不小于230m;設計洪水頻率:1/300。
大橋工程總長10 km,由北接線、北引橋、主橋、南引橋、南接線幾部分組成,其中橋梁長約2725 m,接線長7275 m。
2、主橋結構
主橋為單跨吊懸索橋,橋跨布置為250m+1280m+440m(圖2),主梁為扁平鋼箱梁型式;索塔為混凝土結構,橫梁為鋼剪刀撐型式;北錨碇采用擴大基礎實腹式錨體重力式錨;南錨碇采用圓形地下連續(xù)墻基礎框架式重力錨。

圖2 主橋橋型布置
1)錨碇及基礎
北錨碇采用深埋直接基礎重力式錨碇,以弱、微風化細砂巖作為持力層。錨碇總體輪廓尺寸為70.5m長×54m寬×45.7 m高。基礎底面設置兩個臺階,基坑采用放坡大開挖,基坑底輪廓尺寸為長65m×寬60m(圖3)。錨體混凝土總方量約8.74萬m3,基坑總開挖土石方約31萬m3。錨體采用實腹式;主纜索股散索長度23m,錨固長度20m,折射角48。

圖3 北錨碇構造
南錨碇采用深埋圓形擴大基礎重力式錨碇,以卵石、圓礫層作為基底持力層,錨體總體輪廓尺寸為70.4m長×54m寬×26.5 m高。錨體為空腹框架式,錨體混凝土約4.02萬m3。主纜索股散索長度23m,錨固長度19m,折射角35(圖4)。
南錨碇基礎采用外徑73m、壁厚1.5m的圓形地下連續(xù)墻加內襯作為基坑開挖支護結構,基坑最大挖深45.5m。地下連續(xù)墻嵌入弱風化礫巖1~2.5m,墻體總深度54.5~61.5m。地下連續(xù)墻施工完成后,采用逆作法,分層(分層厚度3m)開挖土體、施工內襯。基坑混凝土總方量約17.3萬m3,挖方約16.6萬m3。南錨碇下伏砂層及礫石層與長江相通,為了確保長江大堤的防洪安全,在地下連續(xù)墻以外10m處,設置厚80cm的自凝灰漿擋水帷幕,墻底以下10m深度范圍內風化巖裂隙進行壓漿封水處理。
錨固系統(tǒng)采用預應力鋼絞線錨固系統(tǒng)。為了確保錨固系統(tǒng)乃至整個橋梁的安全與耐久性,進行了“無粘結可更換”預應力錨固系統(tǒng)的研發(fā)和應用,鋼鉸線采用“表面噴涂環(huán)氧樹脂+油脂”防腐體系。

圖4 南錨碇構造
2.索塔及基礎
南、北索塔基礎采用分離式承臺(圖5),每個基礎分別設置50根直徑2.0m和28根直徑2.8m的鉆孔灌注樁。南、北索塔承臺厚6m。索塔采用帶剪刀撐的框架結構,設置兩道橫梁。塔柱為C50鋼筋混凝土空心結構,橫梁為預應力混凝土箱型,剪刀撐采用鋼箱。南、北索塔塔柱均為鋼筋混凝土箱形結構,高度分別為169.812 m和163.312 m(圖5)。

圖5 南索塔構造
3)纜索系統(tǒng)(圖6)
兩根主纜中心距為35.0 m,矢跨比1﹕10.5。南邊跨及中跨主纜由154股索股組成,北邊跨主纜由162股索股組成。索股由127絲直徑5.35mm的鍍鋅高強鋼絲組成,鋼絲極限抗拉強度1670MPa。
吊索采用直徑5.1mm、標準強度1670Mpa的平行鋼絲吊索,標準間距16m。上、下端均采用銷接式,錨頭采用熱鑄錨。吊索中部安裝減震架,與鋼箱梁連接方式采用銷接。
主鞍及散索鞍采用鑄焊結合的混合結構。

圖6 纜索系統(tǒng)構造
4)鋼箱梁
加勁梁采用流線型扁平鋼箱梁。全橋共分3種類型80個梁段制作安裝,標準梁段長16m。鋼箱梁高3.0m、寬(含風嘴)38.5m,兩側風嘴外各設置50cm寬的導流板。鋼箱梁采用Q345-D合金鋼,全焊連接,外部采用電弧噴鋁防腐方案,內部設置抽濕系統(tǒng)。鋼橋面鋪裝采用厚6cm環(huán)氧瀝青(圖6)。
3、主要技術特點和創(chuàng)新點
1)主橋一跨過江,跨徑位居國內第四、世界第八;該橋為武漢市東北第一大門,亦為該地區(qū)標志性建筑。
2)南錨碇基坑工程采用外徑73 m、壁厚1.5 m、深61.5 m、開挖深度45.5 m的圓形地下連續(xù)墻加內襯的支護結構型式。工程規(guī)模巨大,被業(yè)內專家譽為“神州第一錨”?!段錆h陽邏長江公路大橋南錨超深基坑工程關鍵技術設計》獲2005年湖北省優(yōu)秀工程勘察設計一等獎。
3)國內首次研究采用錨碇“即時監(jiān)測無粘結可更換式”預應力錨固系統(tǒng),從根本上解決了懸索橋的耐久性問題?!犊筛鼡Q懸索橋錨碇預應力錨固體系》獲2005年國家實用新型專利(專利號ZL 2004 2 0115180.X)。
4)南錨碇基坑工程采用厚80cm的自凝灰漿擋水帷幕,平均深度達52m。
5)剪刀撐門型索塔,結構新穎、外形獨特美觀,為國內首例。
為研究解決該橋南錨碇在設計、施工以及管理上諸多關鍵技術問題,開展了《超深特大型圓形地下連續(xù)墻懸索橋錨碇創(chuàng)新技術研究與應用》課題研究,主要研究內容包括:地下連續(xù)墻懸索橋錨碇基礎研究;圓形地下連續(xù)墻懸索橋錨碇基礎施工關鍵技術研究;圓形深基坑信息化施工技術研究與應用;圓形地下連續(xù)墻深基坑封、降、排水系統(tǒng)研究與應用;超深自凝灰漿擋水帷幕研究與應用;無粘結可換式預應力錨固系統(tǒng)試驗研究與應用等。該研究成果已通過交通部科技教育司組織的技術鑒定,總體上達到了國際先進水平,其中無粘結可更換式預應力錨固系統(tǒng)研究成果屬國際首創(chuàng)。社會效益和經濟效益顯著,具有廣泛的推廣應用前景。錨碇工程“超大圓形地下連續(xù)墻深基坑”、“可換式無粘結預應力錨固系統(tǒng)”及“超深自凝灰漿擋水帷幕”,其成果被中國交通企業(yè)管理協(xié)會評為“中國企業(yè)創(chuàng)新記錄項目”。
4、有關材料
建設單位:武漢繞城公路建設指揮部
主橋設計單位:中交公路規(guī)劃設計院有限公司和湖北省交通規(guī)劃設計院聯(lián)合體
施工單位:中交第二航務工程局有限公司、中鐵大橋局集團有限公司
混凝土用量:
鋼材用量:
造價:19.6億元
開工日期:2003年11月
完工日期:2007年10月