矮寨特大懸索橋建設(shè)歷程

矮寨特大懸索橋?yàn)殇撹旒觿帕簡慰鐟宜鳂颍瑯蛄簝啥酥苯优c隧道相連，采用雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)車 速為每小時(shí)80公里，設(shè)計(jì)汽車荷載為公路-1級(jí)，橋面設(shè)計(jì)風(fēng)速34.9m/s。地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。路基寬度24.5米，橋身全長約1073.65m，懸索橋的主跨為1176m。矮寨懸索大橋項(xiàng)目啟動(dòng)預(yù)算7.9億元，實(shí)際完工造價(jià)15億元。

2007年10月矮寨特大懸索橋啟動(dòng)建設(shè)，橋面路基寬度24.5米，主跨達(dá)1176米。它是吉茶高速公路的關(guān)鍵性工程，是渝湘高速公路大動(dòng)脈。也是包頭--茂名高速公路，中國國家高速公路網(wǎng)編號(hào)為G65的控制性工程。

2010年3月28日9時(shí)10分，矮寨特大懸索橋茶洞岸端飛艇牽引著矮寨特大懸索橋先導(dǎo)索開始起飛升空，飛向峽谷對(duì)岸。15分鐘后，飛艇成功將先導(dǎo)索牽引到了對(duì)岸的巨型橋塔，先導(dǎo)索雖然直徑僅1毫米但承受的重量可達(dá)450公斤，它是第一級(jí)繩的引導(dǎo)索。通過先導(dǎo)索再逐級(jí)把牽引繩放大，第二級(jí)繩直徑將放到6毫米，接著是依次是直徑為9毫、16毫米、22毫米的鋼絲繩，一級(jí)一級(jí)加大，將橋主體結(jié)構(gòu)從橋的一岸牽引到另一岸。飛艇成功跨越跨度1176米的德夯大峽谷，將矮寨特大懸索橋先導(dǎo)索從茶洞岸引牽到吉首段，進(jìn)入主索纜施工階段。

2010年7月中旬，大橋完成貓道架設(shè)和驗(yàn)收。

2010年10月20日，建設(shè)中的矮寨特大懸索橋的主纜完成了最后一根索股的架設(shè)。

2011年8月20上午，隨著最后一顆鉚釘裝嵌到位，被譽(yù)為"世界峽谷跨徑最大鋼桁梁懸索橋"的湘西矮寨大橋的鋼桁梁正式合龍，標(biāo)志著大橋的全部主體工程建設(shè)完工。

2012年3月31日，矮寨大橋正式通車，長沙至重慶高速公路的全線貫通。

2012年4月，第一個(gè)鋼桁梁架設(shè)完畢。9月底，完成橋面板的鋪設(shè)。

一是大橋主跨1176米，跨峽谷懸索橋，創(chuàng)世界第一。

二是首次采用塔、梁完全分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，創(chuàng)世界第一。

三是首次采用軌索滑移法"架設(shè)鋼桁梁，創(chuàng)世界第一。

四是首次采用巖錨吊索結(jié)構(gòu)，并用碳纖維作為預(yù)應(yīng)力筋材，創(chuàng)世界第一。

矮寨大峽谷是吉茶高速公路的必經(jīng)之地，懸索橋方案成為最佳選擇，矮寨特大懸索橋成為吉茶高速公路控制性工程。

矮寨特大懸索橋位于湖南湘西州吉首市矮寨鎮(zhèn)，系在建的吉首至茶洞高速公路的控制性工程，距吉首市約20公里，橫跨德夯大峽谷，落差達(dá)400多米。

懸索橋，又名吊橋，即以通過索塔懸掛并錨固于兩岸的纜索作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。

矮寨特大懸索橋一開始就與五大世界級(jí)難題狹路相逢--

地形險(xiǎn)要:橋面到峽谷底高差達(dá)355米，兩岸索塔位置距懸崖邊緣僅70至100米。

地質(zhì)復(fù)雜:索塔處存在巖堆、巖溶、裂隙和危巖體等不良地質(zhì)現(xiàn)象。僅在吉首岸索塔基坑附近就發(fā)現(xiàn)大小溶洞18個(gè)，其中最大的溶洞體積近萬立方米。

氣象多變:峽谷多霧，瞬間最大風(fēng)速為31.9米每秒，嚴(yán)重影響施工測(cè)量和主纜架設(shè)。

吊裝難:主纜及鋼桁梁在300至400米高空架設(shè)，單件吊裝最大重量達(dá)120噸。

運(yùn)輸難:土建工程運(yùn)量大，僅鋼材、水泥、砂石等材料運(yùn)輸總量就達(dá)18萬噸。

一、首次采用塔梁完全分離結(jié)構(gòu)。一般懸索橋設(shè)計(jì)中，塔與梁相接，但矮寨大橋索塔位置距懸崖邊緣僅70-100米，下面即是數(shù)百米高的谷底，地形比較特殊。使用塔梁完全分離結(jié)構(gòu)可以最大限度減少對(duì)山體的開挖，縮短鋼桁梁長度，節(jié)省投資;實(shí)現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)與自然景觀的完美融合。

二、首次在懸索橋上使用大型巖錨吊索。由于選用了塔梁分離式懸索橋結(jié)構(gòu)，使鋼桁梁長度小于主塔中心距，主纜存在無吊索區(qū)，會(huì)出現(xiàn)吊索卸載應(yīng)力為零的情況，且鋼桁梁轉(zhuǎn)角位移大，鋼桁梁的上、下弦應(yīng)力超標(biāo)，需對(duì)鋼桁梁作特殊設(shè)計(jì)。因而設(shè)計(jì)采用的是增加豎向錨固拉索方案，設(shè)豎向錨固拉索，通過預(yù)應(yīng)力巖錨將其錨固于巖石上。

矮寨大橋的鋼桁加勁梁包括鋼桁架和橋面系。鋼桁架由主桁架、主橫桁架、上下平聯(lián)及抗風(fēng)穩(wěn)定板組成。主桁架為帶豎腹桿的滑輪式結(jié)構(gòu)，由上弦桿、下弦桿、豎腹桿和斜腹桿組成。上弦桿、下弦桿采用箱形截面，除支座處腹桿采用箱型斷面外其余均采用工字型截面。主桁桁高7.5m，桁寬27m，節(jié)間長度7.25m。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度14.5m，由2個(gè)節(jié)間組成，在每節(jié)間處設(shè)置一道主橫桁架。

主橫桁架采用單層桁架結(jié)構(gòu)，由上、下橫梁及豎、直腹桿組成，其中上下橫梁采用箱形截面，腹桿均采用工字型截面。上、下平聯(lián)均采用K形體系、箱型截面。

加勁梁的架設(shè)采用軌索移梁法，軌索移梁法即利用大橋永久吊索，在其下端安裝水平軌索，再將水平軌索張緊作為加勁梁的運(yùn)梁軌道，實(shí)現(xiàn)由跨中往兩端節(jié)段拼裝大橋的鋼桁加勁梁。相對(duì)于橋面吊機(jī)拼裝方案，軌索移梁方案可大大減少鋼桁梁的高空拼裝作業(yè)，既可節(jié)省工期和節(jié)約投資，又有利于保證施工安全及施工質(zhì)量。

三、首次采用碳纖維預(yù)應(yīng)力索對(duì)巖錨底座進(jìn)行錨固。將巖錨吊索所受的拉力傳至地面巖體上，常規(guī)巖錨索預(yù)應(yīng)力筋材采用鋼絞線，矮寨大橋根據(jù)研究試驗(yàn)后采用了高性能的碳纖維作為預(yù)應(yīng)力筋材，與傳統(tǒng)鋼絞線相比，碳纖維材料具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的特點(diǎn)，為橋梁的安全提供充分的保障。

四、矮寨大橋采用了橋隧相聯(lián)的形式，施工階段，隧道入口仰(邊)坡開挖、隧道掘進(jìn)、塔基開挖、隧道式錨碇開挖均會(huì)對(duì)山體穩(wěn)定造成一定影響;運(yùn)營階段，索塔與錨碇的荷載、端吊索的荷載將共同作用于山體。設(shè)計(jì)者運(yùn)用了FLAC-3D巖土工程分析軟件建立巖體的本構(gòu)模型，對(duì)山體的整體穩(wěn)定性進(jìn)行了分析計(jì)算。對(duì)山體進(jìn)行了必要的加固防護(hù)措施，以確保山體的穩(wěn)定和橋梁結(jié)構(gòu)安全。

五、為確保大橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性和安全性，湖南大學(xué)風(fēng)工程試驗(yàn)中心圍繞該橋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)問題，做了系統(tǒng)的計(jì)算分析以及風(fēng)洞試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)制作了1:245的全橋氣彈模型，全面檢驗(yàn)了矮寨大橋的抗風(fēng)性能，完全滿足抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求。鑒于山區(qū)風(fēng)環(huán)境極其復(fù)雜，在橋址處建立了一種遠(yuǎn)程控制的新型的懸索吊掛式風(fēng)環(huán)境觀測(cè)系統(tǒng)，并已投入使用。長期觀測(cè)資料將充實(shí)和修正現(xiàn)有風(fēng)環(huán)境研究結(jié)果。

一、包茂高速公路起于包頭，途經(jīng)鄂爾多斯、榆林、延安、富縣、銅川、西安、安康、達(dá)州、重慶、南川、黔江、酉陽、秀山、吉首、懷化、桂林、鐘山、梧州、岑溪、信宜、高州，終點(diǎn)在茂名，全長3130公里。

二、渝湘高速公路起于重慶巴南，經(jīng)南川、彭水、黔江、酉陽、秀山等區(qū)縣，最后到達(dá)湖南長沙，全長848公里，其中重慶段413.6公里。

三、2012年3月31日，矮寨特大懸索橋建成通車，大橋指揮長、原湖南交通運(yùn)輸廳黨組書記、副廳長陳明憲涉嫌違紀(jì)被調(diào)查。

吉茶高速公路是國家規(guī)劃的八條西部公路大通道之一 ――長沙至重慶高速公路中的一段，是湘西北的重要出 口。作為該線建設(shè)的重要組成部分，矮寨大橋的作用真可謂是"天塹變通途"。矮寨大橋的建設(shè)，將極大地改善湘渝兩省市的交通現(xiàn)狀，對(duì)兩省市乃至中西部的對(duì)接具有極其重要的意義。

作為吉茶高速公路關(guān)鍵控制性工程，該橋的歷史意義和現(xiàn)實(shí)意義也非常重大。大橋建成后，矮寨公路堵車的現(xiàn)狀將成為歷史，而長沙到重慶、成都之間，再也不需要經(jīng)歷這驚心動(dòng)魄 矮寨特大懸索橋的"公路奇觀"了。

2010年3月28日上午10時(shí)38分許，郴州市宜章縣赤石鄉(xiāng)平光村和漁溪村的河漫灘涂，到處洋溢著喜慶的氣氛，世界第一大跨徑高墩4塔混凝土斜拉橋--廈蓉高速湖南汝郴段赤石特大橋正式破土開工。 據(jù)介紹，赤石特大橋是廈蓉高速湖南汝郴段的關(guān)鍵控制性工程，湖南省繼湘西矮寨特大懸索橋之后又一具世界難度的宏大工程。赤石特大橋主橋長1470米，主橋跨徑組合為165米+380米+380米+380米+165米，主橋結(jié)構(gòu)為4塔預(yù)應(yīng)力混凝土雙索面斜拉橋。大橋跨越寬約1000米的山谷，主塔高達(dá)287米，橋面離地最高達(dá)186米，最大跨徑為380米，是目前世界第一大跨徑高墩4塔混凝土斜拉橋。赤石特大橋橋梁全長約2.27公里，橋面寬28米，雙向4車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為80公里，工程預(yù)計(jì)2012年建成。

赤石特大橋建設(shè)的工程量大、地質(zhì)條件復(fù)雜、技術(shù)含量高，工程總造價(jià)約11億元，占汝郴高速公路概算投資96.4億元的11%，由國內(nèi)頂尖橋梁建設(shè)隊(duì)伍中鐵大橋局和中交第二航務(wù)工程局承建。赤石特大橋原設(shè)計(jì)方案為高墩連續(xù)鋼構(gòu)橋，但設(shè)計(jì)單位在開展地質(zhì)詳勘時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分主墩處于強(qiáng)巖溶發(fā)育帶和斷層破碎帶，不能滿足高墩連續(xù)鋼構(gòu)橋建設(shè)。經(jīng)反復(fù)論證，設(shè)計(jì)單位變更了原設(shè)計(jì)方案，經(jīng)交通運(yùn)輸部批復(fù)，原則同意現(xiàn)設(shè)計(jì)方案。工程量大、工程地質(zhì)條件復(fù)雜、工期緊、安全風(fēng)險(xiǎn)大、技術(shù)含量高等將是赤石特大橋施工中的特點(diǎn)。