巴東大橋主要結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析計算特點
2010-06-09
巴東長江公路大橋工期處于三峽大壩建設(shè)初期（大壩開工至一、二期庫區(qū)蓄水時期），橋區(qū)水位變化由60米至135米左右；運營期橋區(qū)水位則隨庫區(qū)蓄水在145米至175米之間變化。設(shè)計綜合考慮橋區(qū)水位變化、兩岸地形地質(zhì)條件和已有道路布局情況等，確定大橋采用高塔墩結(jié)構(gòu)。根據(jù)巴東長江公路大橋超高橋塔和庫區(qū)超深蓄水、且水深變幅較大的特點，設(shè)計單位創(chuàng)新性地采用橢圓流線型的索塔截面和墩塔剛性組合穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；為了兼顧三峽地區(qū)自然景觀需要，采用寶石型塔身造型。巴東長江公路大橋南、北索塔（樁基承臺頂面以上）高度分別為207米和212米，屬同類橋梁中亞洲第一高塔；工程建設(shè)難度大，技術(shù)含量高，設(shè)計對結(jié)構(gòu)計算、工程材料、施工工藝等方面進行了深入的分析研究工作，其結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析計算的特點如下：
一、橋塔各級立柱截面外端面均設(shè)計為橢圓弧線，具有審美設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩方面的創(chuàng)新性。其外形流暢美觀，且有利于減小風(fēng)和流水阻力，擴散船舶等漂流物對塔（墩）柱的撞擊力作用，提高超高塔墩結(jié)構(gòu)空間穩(wěn)定性能；順水向獨柱、橫橋向框架結(jié)構(gòu)的下部塔墩，整體剛度大，抵抗船舶撞擊的安全性可靠；橫梁和立柱經(jīng)優(yōu)化后選用薄壁箱形截面，工程量合理性節(jié)省；各部分以弧線聯(lián)結(jié)形成流線型風(fēng)格，配以鉆石形結(jié)構(gòu)的塔身造型，與山水景觀協(xié)調(diào)融合。
二、索塔錨固區(qū)設(shè)計中，創(chuàng)新性地采用“深埋錨”構(gòu)造；“深埋錨”技術(shù)措施較好地解決了預(yù)應(yīng)力錨固與豎向主筋相互干擾的問題，既方便了施工，又滿足了結(jié)構(gòu)受力要求。設(shè)計對錨固區(qū)等受力關(guān)鍵部位作局部受力計算和仿真分析、對結(jié)構(gòu)作幾何非線性和材料非線性計算分析，合理性優(yōu)化設(shè)計。
三、對大跨徑斜拉橋作各種工況下受力分析與結(jié)構(gòu)計算，設(shè)計者創(chuàng)新性地采用“荷載增量法”，分析施工過程逐級加載的有關(guān)問題；獨創(chuàng)性地首次把交變作用的汽車荷載模擬成多重循環(huán)的簡諧荷載，研究運營期汽車荷載的有關(guān)問題；同時結(jié)合相關(guān)試驗和科研專題研究情況，優(yōu)化計算參數(shù)，驗證計算結(jié)果。
四、對橋梁進行遭受船舶撞擊、風(fēng)載作用等穩(wěn)定性專題分析，保證超高塔（墩）跨度橋梁結(jié)構(gòu)在施工及運營期安全可靠性；設(shè)計者創(chuàng)新性地研究超高橋塔（墩）遭受船只撞擊與風(fēng)載作用的最不利耦合效應(yīng)等問題，系統(tǒng)地對超高橋塔（墩）防船撞等安全可靠度進行分析研究。
五、主橋設(shè)計采用構(gòu)造簡單、受力明確、施工方便的邊肋型主梁；其截面類型協(xié)調(diào)變化，結(jié)構(gòu)剛度分配合理，整體穩(wěn)定性好；采用前支點牽索掛藍施工，索力轉(zhuǎn)換簡單，掛藍安全有保證；主梁預(yù)應(yīng)力錨于頂面錨索區(qū)，施工張拉操作極為方便。
六、重視區(qū)域地震專題研究，對特大跨斜拉橋作地震反應(yīng)分析，保證結(jié)構(gòu)抗震方面的合理的安全性儲備；結(jié)構(gòu)設(shè)計中重視預(yù)應(yīng)力條件下的二次力計算分析、溫度場分析、體系轉(zhuǎn)換等技術(shù)研究。
