1.概況
夷陵長(zhǎng)江大橋位于宜昌市葛洲壩水利樞紐大壩下游約7.6Km，全長(zhǎng)3246m,主橋主跨采用2×348m三塔混凝土斜拉橋（圖1）。
橋址屬山區(qū)與平原區(qū)的過渡段，橋位區(qū)四周地勢(shì)較高，多年平均水位寬730m，最大水深23m，河床縱向深泓變化起伏5～6m。設(shè)計(jì)流量92700m3/s，流速4.39m/s?；鶐r為砂巖、粘土質(zhì)粉砂巖，以中細(xì)砂巖為主。宜昌市處于中亞熱帶和準(zhǔn)亞熱帶的交匯地帶，降水量多，水資源豐富。年平均氣溫：16.8℃，歷年平均降雨量1157.4mm。
圖1 夷陵長(zhǎng)江大橋全景
大橋采用四車道城市快速路標(biāo)準(zhǔn)，橋面寬度23m；設(shè)計(jì)速度：60Km/h；基本風(fēng)速V10=23.53m/s；通航凈高≥18m，凈寬≥125m；地震基本烈度6度。
2.主橋結(jié)構(gòu)
主橋采用三塔單索面混凝土加勁梁斜拉橋，孔跨布置為：兩個(gè)主跨均為348m，兩端邊跨各長(zhǎng)120m，其間設(shè)有兩個(gè)輔助橋墩，分隔成三跨。橋梁全長(zhǎng)936米，為目前國(guó)內(nèi)最大跨度的三塔混凝土斜拉橋（圖2）。
圖2 主橋橋型布置（單位：cm）
橋?qū)?3.0m，主梁梁高3.0m，寬跨比1：15，高跨比1：116；全橋3個(gè)主塔塔高不等，采用鉆石型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；斜拉索為單索面置于橋面中央，斜拉索均由兩根組成，間距1.2m，全橋共236根斜拉索；主塔基礎(chǔ)均采用高承臺(tái)鉆孔樁；橋面鋪裝采用4cmSMA13Ⅱ+4cm SMA13Ⅰ瀝青混凝土；全橋采用在中塔處塔、梁、墩固結(jié)的縱向約束結(jié)構(gòu)體系。
(1)索塔基礎(chǔ)
主塔基礎(chǔ)均采用鉆孔灌柱樁，鉆孔樁穿過深淺不等的強(qiáng)弱風(fēng)化層，嵌固在微風(fēng)化基巖中。中塔基礎(chǔ)（4號(hào)墩）采用16根直徑2m的鉆孔柱樁，承臺(tái)尺寸16m×16m，厚度3m，塔座尺寸13m×14.8m，高度3m，采用行列式排列，樁間距離按2d考慮，即4m，每樁長(zhǎng)43.0m(圖3)。
圖3 中塔基礎(chǔ)（單位：cm）
南（5號(hào)墩）、北（3號(hào)墩）邊塔墩基礎(chǔ)采用11根直徑2.0m的鉆孔柱樁，承臺(tái)尺寸14m×16m，厚度3m，塔座尺寸11m×16m，高度3m，鉆孔樁采用梅花形式布置，共三排，每排分別為4、3、4根，樁長(zhǎng)北邊塔為44.0m，南邊塔為34.0m，每樁施工時(shí)以進(jìn)入微風(fēng)化砂巖3.0m為原則，以保證有可靠的承載能力（單樁）。
中塔基礎(chǔ)地處江心，是全橋唯一的一座深水基礎(chǔ)，基巖埋深較淺，便于嵌巖固結(jié)樁的施工。施工方案改變了此前在長(zhǎng)江中習(xí)以為常的深水圍堰法，使用簡(jiǎn)便節(jié)省的平臺(tái)套箱方案，具有工期短、用料省的巨大技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
(2)索塔
三座主塔中的兩座邊塔等高，中塔高出邊塔19.5m。兩座邊塔采用高度較低的布置，既使南邊跨的長(zhǎng)度較好地適應(yīng)了地形，又使北邊跨不致干擾與城市道路的匹配。三塔在造型上基本一致，塔身上段為適應(yīng)中心索面的格局而采用的倒置的Y字形構(gòu)造，整座主塔像一柄豎立的長(zhǎng)劍，直插天際。三塔并列直立于寬闊的江面，極具標(biāo)志性的作用，成為宜昌市新的景觀。
圖4 索塔（單位：cm 高程：m）
主塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(圖4)。中、邊主塔除下橫梁結(jié)構(gòu)、塔底寬度不同，其余結(jié)構(gòu)只是高、寬度等方面尺寸的差異。中塔在縱向顧及剛度的要求采用厚度7m。南、北邊塔在縱向以具有稍大的撓性有利，采用厚度5.5m。下塔段采用薄腹板封閉的空腔結(jié)構(gòu)，目的是在高洪流情況下，不給漂流物或小型船有擁堵的空間。
圖5 主橋施工
中塔高出兩座邊塔19.5m，承擔(dān)著主跨橋長(zhǎng)56%的荷載，并與主梁固結(jié)，成為對(duì)全橋的縱向水平約束和抗扭轉(zhuǎn)的剛性節(jié)點(diǎn)。索錨區(qū)施加＃格式預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力采用直徑為32mm的精軋螺紋粗鋼筋。主塔施工以爬模為主，以傳統(tǒng)的萬能桿件構(gòu)架為輔的方法進(jìn)行(圖5)。施工步驟中在中塔柱中間加橫撐，并對(duì)塔柱施以一定的頂推力,以抵消因塔柱傾斜而產(chǎn)生的自重彎矩。
(3)主梁
主梁采用單箱三室截面，三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（圖6）。主梁全橋外輪廓尺寸一致，梁高3.0m，頂板寬23.0m，底板寬5.0m，兩側(cè)懸臂板懸臂長(zhǎng)度3.5m。主梁邊跨長(zhǎng)約90m區(qū)段為壓重段，壓重集度約40t/m。
主梁邊跨與邊塔處0號(hào)塊共長(zhǎng)131m，中塔處0號(hào)塊長(zhǎng)度22m，均采用膺架現(xiàn)澆施工。兩主跨間的主梁采用預(yù)制節(jié)段懸拼施工。
主梁預(yù)制懸拼梁段間隔40m左右設(shè)一道50cm寬濕接縫，其余均為干接縫。除合攏段外，一個(gè)348.0m的主跨共設(shè)7個(gè)濕接縫。兩個(gè)濕接縫間長(zhǎng)約40m的梁段在同一臺(tái)座上預(yù)制，以確保預(yù)制塊件之間的匹配性，減小懸拼的施工誤差。
圖6 混凝土加勁梁（單位：m）
施工累積誤差通過濕接縫及時(shí)消除，盡量避免通過墊片調(diào)整線型，這是保證大跨預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋懸拼施工質(zhì)量的重要技術(shù)措施。
圖7 混凝土加勁梁預(yù)制
梁體預(yù)制塊長(zhǎng)度分別為4.0m，3.5m（有濕接縫處），3.0m（合攏段），預(yù)制塊均為等截面（圖7），頂板厚22cm，底板厚35cm，合攏處8m長(zhǎng)梁體因縱向預(yù)應(yīng)力束起彎，底板厚度增至40cm。直腹板厚28cm，斜腹板厚20cm，懸臂板根部厚45cm，最外側(cè)厚16cm；中塔處主梁截面局部加強(qiáng)；邊跨現(xiàn)澆段因設(shè)壓重、輔助墩，截面變化較多。一個(gè)預(yù)制塊件頂板設(shè)8個(gè)剪力鍵，直腹板設(shè)6個(gè)、斜腹板設(shè)2個(gè)；濕接縫兩端梁體不設(shè)剪力鍵。
主梁采用C55混凝土，三向預(yù)應(yīng)力體系，縱向預(yù)應(yīng)力分3大類：預(yù)應(yīng)力粗鋼筋、體內(nèi)鋼絞線束、體外鋼絞線束。其中，預(yù)應(yīng)力粗鋼筋采用精軋螺紋粗鋼筋，直徑32mm， =750MPa，主跨全斷面共40根，為預(yù)制塊件懸拼的結(jié)合施加壓力。邊跨數(shù)量減半，為逐段現(xiàn)澆時(shí)承擔(dān)施工荷載。體內(nèi)鋼絞線采用高強(qiáng)度低松馳鋼絞線，直徑15.24mm， =1860MPa；體外鋼絞線規(guī)格與斜拉索所用的鋼絞線相同，單根鋼絞線直徑15.24mm，體外鋼絞線緊靠主跨底板布置。在主跨合攏前張拉一半體內(nèi)鋼絞線，合攏后再?gòu)埨硗庖话塍w內(nèi)鋼絞線和全部體外鋼絞線。體外鋼絞線采用分段錨固以減小鋼絞線‘平均應(yīng)變’帶來的不利影響。橫向預(yù)應(yīng)力采用規(guī)格為4孔扁錨直徑15.24mm的體內(nèi)鋼絞線束，以抵抗梁體橫向負(fù)彎矩。豎向預(yù)應(yīng)力采用精軋螺紋粗鋼筋，直徑32mm， =750MPa。只布置在斜拉索錨固處，以傳遞斜拉索的豎向分力，滿足局部受力需要。
(4)斜拉索
斜拉索為平行鋼絞線拉索體系，采用全封閉新構(gòu)造，無粘結(jié)錨具。單根鍍鋅鋼絞線內(nèi)注油性蠟，外包HPE護(hù)層封閉。鋼絞線強(qiáng)度 =1770MPa，容許應(yīng)力[σ]=0.45 。斜拉索共有6種規(guī)格：27～47股，全橋邊塔18對(duì)，中塔23對(duì)，共236根。平行鋼絞線斜拉索是一種具有四層防護(hù)的全封閉體系。它的突出優(yōu)點(diǎn)是將施工與成索于一體的便捷構(gòu)造。施工時(shí)單根張拉，調(diào)整索力時(shí)整索張拉。外套有螺紋線的鋼絞線斜拉索有更優(yōu)越的防腐蝕防紫外線照射和抗風(fēng)雨振性能。經(jīng)濟(jì)上因其能充分發(fā)揮了鋼絞線具有的高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)，施工輔助環(huán)節(jié)單一，在總體上其所花費(fèi)用不比平行鋼絲索高。
(5)主梁架設(shè)和施工控制
主梁預(yù)制節(jié)段，經(jīng)斜坡式下河碼頭裝船運(yùn)至橋下（圖8），再由安裝在橋面上的架梁吊機(jī)進(jìn)行吊裝（圖9）。梁塊起吊到位后先進(jìn)行試拼，待其位置符合要求后，再將塊件移開40～50cm后進(jìn)行匹配面涂膠，膠層涂完后立即拼裝到位。合攏塊濕接縫采用微膨脹混凝土、換重澆筑的施工工藝。
在施工過程中，當(dāng)前張拉的斜拉索的索力一般控制在與理論值相差±1％范圍內(nèi)，測(cè)量的前5對(duì)斜拉索的索力與理論值一般控制在5％以內(nèi)。3個(gè)塔的塔頂偏位與理論值的差值都控制在1cm以內(nèi)，其中4號(hào)塔塔頂偏位與理論值僅相差1mm。主梁合攏實(shí)現(xiàn)了mm級(jí)的合攏精度。
圖8 斜坡式預(yù)制梁下河碼頭運(yùn)梁裝船
圖9 橋面吊機(jī)完成預(yù)制梁的吊裝工作
3.主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
?。?）創(chuàng)造性地提出了單索面三塔斜拉橋方案。在歷年高、中、低不同水位情況下，橋址區(qū)中央水面均屬航行盲區(qū)，上下行船舶習(xí)慣性走行線分道明顯，在江心設(shè)一墩，在兩岸岸邊各設(shè)一墩，以兩個(gè)大跨覆蓋整個(gè)航行水域，無疑是經(jīng)濟(jì)合理的選擇，該方案通航條件好，建安費(fèi)為1.65億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
（2）邊跨采用多孔連續(xù)結(jié)構(gòu)以提高三塔體系斜拉橋的剛度。系統(tǒng)研究了三塔體系的受力特點(diǎn)，解決了三塔體系剛度較二塔為低而帶來的一系列新問題，提出了合理的結(jié)構(gòu)體系，不僅使本橋方案可行，而且非常經(jīng)濟(jì)。
?。?）鉆石型橋塔結(jié)構(gòu)。橋塔受力合理，有較強(qiáng)的抗撞擊能力，而且施工簡(jiǎn)便，造型新穎，實(shí)現(xiàn)了受力、美觀、經(jīng)濟(jì)的和諧統(tǒng)一。
?。?）雙主跨同時(shí)合攏新技術(shù)。每個(gè)主跨設(shè)一個(gè)合攏段，每個(gè)合攏段設(shè)兩條濕接縫。2×348m主跨共設(shè)兩個(gè)合攏段，四條濕接縫。雙主跨同時(shí)順利合攏，未采取任何強(qiáng)連措施，實(shí)現(xiàn)了精確合攏，表明我國(guó)三塔斜拉橋施工控制的技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
?。?）斜拉橋合攏束兼用體內(nèi)束及體外束，詳細(xì)研究了體外束受力行為，提出了體外束分段錨固設(shè)計(jì)構(gòu)思及一整套錨固細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，開闊了橋梁設(shè)計(jì)新思路。
?。?）創(chuàng)造了預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝最長(zhǎng)世界紀(jì)錄，主梁采用節(jié)段預(yù)制拼裝法施工，取得了質(zhì)量易于保證，施工速度快，工期短、投資省的效果。其348m的拼裝跨度為世界之最，最大雙伸臂橋梁全長(zhǎng)383m亦無先例，且拼裝施工中沒有加設(shè)一塊墊片，有效地保證了斜拉橋的施工質(zhì)量。
?。?）首先采用全封閉式新型鋼絞線斜拉索體系。該體系具有施工方便，不需大型起吊設(shè)備，防腐性能優(yōu)越，易于更換的特點(diǎn)。該斜拉索體系在本橋的應(yīng)用將拓展斜拉索類型，推動(dòng)斜拉索的發(fā)展。
?。?）高強(qiáng)陶粒輕骨料混凝土首次在大跨度斜拉橋附屬結(jié)構(gòu)上應(yīng)用，該混凝土單位重僅1.9t/m3，可減輕建筑物自重，使橋梁更為輕巧、經(jīng)濟(jì)。
宜昌夷陵長(zhǎng)江大橋因地制宜，大膽創(chuàng)新，突破了斜拉橋常規(guī)設(shè)計(jì)思路，大量采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，實(shí)現(xiàn)了橋梁功能與當(dāng)?shù)鼐坝^的完美結(jié)合，且在橋梁設(shè)計(jì)理念上推陳出新，其2×348米的主跨及其結(jié)構(gòu)體系為國(guó)內(nèi)第一，為我國(guó)又增添了一種大跨橋梁方案，開拓了大跨橋梁的發(fā)展空間，同類型橋梁中亦屬世界首位。宜昌夷陵大橋獲中國(guó)建筑工程魯班獎(jiǎng)、詹天佑土木工程大獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。
4.有關(guān)資料
橋 名：宜昌夷陵長(zhǎng)江大橋
橋 型：三塔混凝土單索面加勁梁斜拉橋
跨 徑：2×348m
橋 址：湖北省宜昌市
設(shè)計(jì)單位：中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司
施工單位：中鐵大橋局集團(tuán)公司
鄭州鐵路建設(shè)集團(tuán)有限公司
上海市基礎(chǔ)工程公司
江蘇法爾勝新日制鐵纜索有限公司
威勝利工程有限公司
混凝土用量：101314 m3
鋼材用量：11556 t
造 價(jià)：58613 萬元
建成日期：2001.09
