矮寨特大懸索橋，位于湖南湘西矮寨鎮(zhèn)境內(nèi)。矮寨懸索橋，距吉首市區(qū)約20公里，跨越矮寨鎮(zhèn)附近的山谷，德夯河流經(jīng)谷底，橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高與地面高差達(dá)330米左右。橋型方案為鋼桁加勁梁單跨懸索橋，全1073.65m，懸索橋的主跨為1176m。該橋跨越矮寨大峽谷，主跨居世界第三、亞洲第一。工程計(jì)劃投入7.2億元，占吉茶高速公路計(jì)劃總投資的15%。2012年3月底，創(chuàng)4項(xiàng)世界第一的湖南矮寨特大懸索橋正式通車。
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。
特殊的地形地貌讓這座世界級(jí)的峽谷大橋面臨五大“世界級(jí)”施工難題：
一、地形險(xiǎn)要。橋面到峽谷底高差達(dá)330米，兩岸索塔位置距離懸崖邊緣僅70至100米；
二、地質(zhì)復(fù)雜。橋位處存在巖堆、巖溶、裂隙和危巖體等不良地質(zhì)現(xiàn)象；
三、峽谷多霧。據(jù)統(tǒng)計(jì)，瞬間最大風(fēng)速為31.9米/秒；
四、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；
五、運(yùn)輸難。土建工程運(yùn)量大，僅鋼材、水泥、砂石的材料運(yùn)輸總量就達(dá)18萬噸。
索移梁工
首次采用軌索移梁工藝進(jìn)行主桁梁架設(shè)。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。
塔梁分離
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。
巖錨吊索
首次在懸索橋上使用大型巖錨吊索。由于使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)，吊索卸載應(yīng)力為零的情況就會(huì)出現(xiàn)，并且對(duì)大橋的鋼桁梁受力也有不利影響。因而，大橋采用巖錨吊索結(jié)構(gòu)。在吉首岸設(shè)置1對(duì)巖錨吊索，茶峒岸設(shè)置2對(duì)巖錨吊索。巖錨吊索作為調(diào)節(jié)器，讓主梁受力平衡。
碳纖維預(yù)應(yīng)力索
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。
矮寨橋首次采用塔梁分離式懸索橋結(jié)構(gòu)體系
矮寨大橋索塔主跨1176m，加勁梁長1000.5m。吉首岸無索區(qū)長95m，主梁通過部分路基與隧道相連；
茶洞岸無索區(qū)長109.5m，主梁直接與隧道連接。
結(jié)合兩岸地形及地質(zhì)條件，采用塔梁分離式懸索橋結(jié)構(gòu)體系減小了主梁長度，最大限度減少了對(duì)山體的開挖，節(jié)省了投資；實(shí)現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)與自然景觀的完美融合。
由于選用了塔梁分離式懸索橋結(jié)構(gòu)，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)。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。
矮寨橋鋼桁加勁梁的設(shè)計(jì)
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華倫式結(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，利用大橋永久吊索在其下端安裝臨時(shí)吊鞍，然后在臨時(shí)吊鞍上安裝水平軌索，再將水平軌索張緊作為加勁梁的運(yùn)梁軌道，實(shí)現(xiàn)由跨中往兩端拼裝大橋的鋼桁加勁梁。
矮寨橋索塔、隧道錨、公路隧道相互影響
矮寨橋索塔、隧道錨、公路隧道相互影響的處理。
矮寨大橋采用了橋隧相聯(lián)的形式，設(shè)計(jì)者通過巧妙設(shè)計(jì)，解決了一系列影響山體穩(wěn)定和橋梁結(jié)構(gòu)的問題。
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。
矮寨大橋抗風(fēng)性能研究
矮寨大橋地處山地峽谷，抗風(fēng)穩(wěn)定性研究成為大橋建設(shè)中的一大課題。
根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，穩(wěn)定板的設(shè)置，對(duì)提高矮寨大橋的氣動(dòng)穩(wěn)定性能起著至關(guān)重要的作用，在該措施下各攻角均滿足了顫振檢驗(yàn)風(fēng)速的要求。由于穩(wěn)定板的增加會(huì)加大結(jié)構(gòu)所受的靜氣動(dòng)荷載，因此穩(wěn)定板的高度不宜過高。
最終確定，在橋面系以上和橋面系以下分別布置上、下縱向抗風(fēng)穩(wěn)定板。上抗風(fēng)穩(wěn)定鋼板高860mm，與兩道內(nèi)側(cè)防撞欄結(jié)合，下抗風(fēng)穩(wěn)定板與主橫桁架相連，由高1000mm、帶縱向加勁肋鋼板組成。
