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湖南吉首矮寨特大悬索桥

文本摘要：矮寨特大悬索桥位于湖南湘西。矮寨悬索桥距吉首市区约20km，跨越矮寨镇附近的山谷，德夯河流经谷底，桥面设计标高与地面高差达335m。大桥由湖南省交通规划勘察设计院设计，预计2011年建成通车。

关键词：矮寨特大悬索

大桥简介

矮寨特大悬索桥位于湖南湘西，为吉茶高速公路的控制性工程，桥位距吉首市区约20公里，于K14+576.30处跨越矮寨镇（G209 2303公里处）附近的山谷，德夯河流经谷底（德夯河在桥位下游800m汇入峒河），谷底标高约240m，桥面设计标高与地面高差达335m。大桥由湖南省交通规划勘察设计院设计，预计2011年底建成通车。

矮寨大桥索塔主跨1176m，加劲梁长1000.5m。该桥跨越矮寨大峡谷，主跨居世界第14、亚洲第8，工程计划投入7.2亿元。吉首岸无索区长95m，主梁通过部分路基与隧道相连；茶洞岸无索区长109.5m，主梁直接与隧道连接。结合两岸地形及地质条件，采用塔梁分离式悬索桥结构体系减小了主梁长度，最大限度减少了对山体的开挖，节省了投资；实现了桥梁结构与自然景观的完美融合。

由于选用了塔梁分离式悬索桥结构，钢桁梁长度小于主塔中心距，主缆存在无吊索区，会出现吊索卸载应力为零的情况，且钢桁梁转角位移大，钢桁梁的上、下弦应力超标，需对钢桁梁作特殊设计。设计采用的是增加竖向锚固拉索方案，设竖向锚固拉索，通过预应力岩锚将其锚固于岩石上。

矮寨大桥结构示意图

大桥施工突破四个世界第一

大桥主跨1176米，跨峡谷悬索桥创世界第一。

受地形限制，大桥两端直接与隧道相连，在世界上首次创造性的采用塔、梁完全分离的结构，创世界第一。

峡谷山势复杂，首次创造性采用岩锚吊索结构，并使用碳纤维作为预应力筋材，创世界第一。

首次创造发明并使用“轨索滑移”架设钢桁梁，创世界第一。

主要技术标准

矮寨大桥为四车道高速公路特大桥，设计车速80km/h，设计汽车荷载为公路-1级，桥面设计风速34.9m/s。地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。

由于选用了塔梁分离式悬索桥结构，钢桁梁长度小于主塔中心距，主缆存在无吊索区，会出现吊索卸载应力为零的情况，且钢桁梁转角位移大，钢桁梁的上、下弦应力超标，需对钢桁梁作特殊设计。设计采用的是增加竖向锚固拉索方案，设竖向锚固拉索，通过预应力岩锚将其锚固于岩石上

大桥设计施工特点及结构分析

该桥采用塔梁分离钢桁加劲梁悬索桥，跨径布置为242m+1176m+116m，主梁全长1000.5m。钢桁加劲梁包括钢桁架和桥面系。钢桁架由主桁架、主横桁架、

上下平联及抗风稳定板组成。主桁架为带竖腹杆的华伦式结构，由上弦杆、下弦

杆、竖腹杆和斜腹杆组成。上弦杆、下弦杆采用箱形截面，腹杆除支座处采用箱形外，其余均采用工字形。主桁高7.5m，宽27m，一个标准节段长度14.5m（由2个7.25m的节间组成），在每节间处设置一道主横桁架。

主缆矢跨比1/9.6，主缆中心横桥向间距27m。主缆采用预制平行钢丝索股逐根架设的施工（PPWS）。单束预制平行钢丝索股由127根ф5.25mm镀锌钢丝组成。每根主缆中有169股通长索股；吉首岸边跨另设背索（6根索股）于吉首岸主索鞍上锚固。索夹内空隙率17%，索夹外空隙率19%。

该桥只中间跨设置吊索，吊索标准间距14.5m，端吊索间距29m。吊索设计采用钢丝绳骑跨式，靠近主塔的三个吊点每侧吊点设3根吊索，C00每侧设两根吊索，通过预应力岩锚将其锚固于岩石上。其余每侧吊点设2根吊索，与钢桁架采用销铰式连接。吊索由高强镀锌钢丝互捻而成，有两种结构形式：J00~J01、C00~C02吊索因拉力或应力幅较大采用直径88mm的8×55SWS＋IWR的钢丝绳。其余吊索采用直径62mm的8×41SW＋IWR的钢丝绳，公称抗拉强度1870Mpa。

为限制主缆和钢桁架的纵向水平位移，在主缆跨中设置三对柔性中央扣，中央扣斜拉索采用直径88mm的8×55SWS＋IWR的钢丝绳，钢丝绳两端设套筒式热铸锚，锚固于钢桁架的上弦杆上。

索塔均采用双柱式门式框架结构，吉首岸索塔由扩大基础、塔座、塔柱（上塔柱壁厚0.8m、中塔柱壁厚1.0m、下塔柱壁厚1.2m）和横梁（上横梁、中横梁）组成。索塔自扩大基础顶以上高129.316m，塔柱横桥向由上向下向外倾斜，塔柱设上、中两道横梁，塔柱底设塔座并座落在分离式扩大基础上。扩大基础为

C30钢筋混凝土，塔座、塔柱为C55钢筋混凝土结构，上、下横梁为C55预应力混凝土结构。

施工阶段局部图

大桥建造过程

第一步是基础开挖，包括两岸锚碇、索塔（桥塔）及茶洞岸桥台基础开挖。从2008年2月至2009年1月。

第二步是两岸锚碇、索塔筋砼施工。这一过程耗时一年，从2009年1月至2010年1月。

第三步是通过飞艇完成先导索架设，在此基础上架设猫道（临时施工便道）。从2010年3月至7月。

第四步是主缆架设。通过牵引系统，把构成主缆的169根索股从茶洞牵引到吉首岸从2010年8月至10月。

第五步是安装起固定作用的索夹和吊索。从2010年10月至2011年3月。

第六步是利用矮寨大桥建设工程首创的“轨索滑移法”架设钢桁梁。从2011年6月至8月。

大桥建设意义

大桥除了跨度和高度令人惊叹之外，该桥的观赏性同样引人瞩目，该桥毗邻风景秀丽的德夯风景区，下方则是著名的“矮寨公路奇观”，大桥如一道彩虹横跨峡谷，与周围的自然景观完美地融合在一起。此外，矮寨大桥的建设，将极大地改善目前湘渝两省市的交通现状，对两省市乃至中西部的对接具有极其重要的意义。

大桥建成后，矮寨公路堵车的现状将成为历史，而长沙到重庆、成都之间，再也不需要经历这惊心动魄矮寨特大悬索桥的“公路奇观”了。不过，那时候，当汽车在世界第一峡谷钢拉悬索桥

3月31日，湖南湘西矮寨特大悬索桥正式建成通车。通车后，长沙到重庆只需8个小时车程。

上行走时，那种感觉也足以让人心颤的。作为吉茶高速公路关键控制性工程，该桥的历史意义和现实意义也非常重大。吉茶高速公路是国家规划的八条西部公路大通道之一――长沙至重庆高速公路中的一段，是湘西北的重要出口。作为该线建设的重要组成部分，矮寨大桥的作用真可谓是“天堑变通途”。矮寨大桥的建设，将极大地改善目前湘渝两省市的交通现状，对两省市乃至中西部的对接具有极其重要的意义。

我对矮寨大桥的认识

矮寨大桥首先从设计角度来看它有四大亮点：1、抗风矮寨大桥是按百年一遇抗风标准进行设计的，矮寨大桥的设计标准是最高能抵抗55米/秒的风速。2抗震一般情况下大跨度悬索桥的特点是刚度小，在荷载作用下可能产生较大的振动。但由于矮寨大桥整个恒载占90%，活载仅占近10%。恒载为大桥整个桥面系、主缆、吊杆、钢桁梁等上部结构的重量总和，约重4万吨；活载即承重的重量接近3000吨，汽车荷载产生的振动较小。且在钢桁梁的两头，还设置了减振的阻尼器，以有效地减少钢桁梁的振动，保持桥的稳定性。因此，在矮寨大桥上行车，几乎感觉不到晃动，与在陆地上差不多。3、防雷防蚀大桥承重的主缆及吊索等系统，除了本身是高强度的镀锌材质外，外面还有7层防护层，分别是镀锌、底漆、密封膏、缠丝、密封剂、中间漆和面漆。这些防护工艺，就是为了保护缆索系统，使其被腐蚀的程度异常缓慢，并且大桥投入运营后，大桥管理单位平时肯定还会对各个关键部位进行重点的日常维护，以确保大桥安全。

第二从结构体系看：该桥采用了塔梁分离式悬索桥结构体系和钢桁加劲梁。利用大桥永久吊索在其下端安装临时吊鞍，然后在临时吊鞍上安装水平轨索，再将水平轨索张紧作为加劲梁的运梁轨道，实现由跨中往两端拼装大桥的钢桁加劲梁。

第三矮寨大桥在施工工程中创造了四个“世界第一”。

最后就其意义那就不言而喻了，大桥建成后，矮寨公路堵车的现状将成为历史，解决了长沙到重庆、成都之间惊心动魄矮寨特大悬索桥的“公路奇观”。吉茶高速公路是中国国家规划的八条西部公路大通道之一――长沙至重庆高速公路中的一段，是湘西北的重要出口。矮寨大桥的建设，极大地改善目前（截至2012年）湘渝两省市的交通现状，对两省市乃至中西部的对接具有极其重要的意义。