【桥梁名片】
名称：泸州河东长江大桥 地址： 四川省泸州市，该桥连接泸州市纳溪区和江阳区， 起于纳溪区麒祥路与疏港路交汇路口中心，终点位于长江北岸江阳区方山镇白塔村村道， 类型： 双塔双索面混合梁斜拉桥 建设单位： 泸州市交通投资集团有限责任公司 设计单位： 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 施工单位： 四川公路桥梁建设集团有限公司 建设情况： 在建，2020年4月23日开工，计划2023年年底建成通车泸州河东长江大桥效果图
(相关资料图)
【摘要】 为满足地方交通路网衔接和功能需求，泸州河东长江大桥主桥采用主跨520m的双塔双索面混合梁斜拉桥，全长936m，桥面总宽28.5m（不含锚索区），近期按双向4车道布置，远期可改造为双向6车道。
主桥中跨采用钢－混结合梁，由工字形钢板边主梁＋混凝土桥面板组成，边跨采用π形混凝土边主梁；斜拉索采用平行钢丝斜拉索，斜拉索及其锚具分别采用PVF胶带和氧化聚合型防腐蚀技术进行长效防护，显著增强主桥的耐久性；桥塔采用钢筋混凝土门形塔，塔墩基础采用钻孔灌注桩。主桥边跨混凝土梁采用支架现浇，中跨结合梁采用单悬臂拼装架设。引桥长270m，为与主桥桥面宽度布置保持一致，采用9孔30m整幅混凝土连续箱梁。
泸州河东长江大桥位于四川省泸州市，该桥连接泸州市纳溪区和江阳区，是四川省渡改桥重点建设项目。以往桥位附近两岸居民主要靠轮渡方式过江，轮渡易受恶劣气候和洪水影响，通行效率低且安全风险高，建设该桥旨在彻底消除该地区渡运安全隐患，促进两岸交通和经济发展。
该桥距离上游已建的隆纳铁路长江大桥约2.7km，距离下游在建的泸州长江六桥约10.5km，全长约1.545km。
桥址处地下水可分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两类，地下水埋深较深。两岸桥塔墩处基岩埋深较浅，从上至下依次为强风化粉砂质泥岩、中风化粉砂质泥岩、强风化砂岩以及中风化砂岩，地质条件较好。
该桥所采用的主要技术标准为，道路等级：一级公路（集散功能）；设计速度：60km/h；桥面布置：近期双向4车道，主桥两侧设置人行道，远期可改造为双向6车道；设计荷载：公路—Ⅰ级＋人群荷载；通航净空：393m×18m；代表船型船队：5000t级货船、4×3000t级2排2列船队；抗震标准：地震基本烈度Ⅵ度，按Ⅶ度设防，E1地震动峰值加速度0.085g，E2地震动峰值加速度0.17g。
该桥桥位综合考虑路网衔接需求以及拆迁规模确定，起点为纳溪区麒祥路与疏港路口交汇处，终点与江阳区方山镇白塔村村道相接。
考虑主桥构造和受力需要，主桥平面位于直线区段，纳溪岸考虑与起点路口衔接需要，设一处半径1500m的平曲线，江阳岸接线顺主桥直线延伸至终点。该桥平面布置见图1。
图1 泸州河东长江大桥平面布置
该桥纵断面布置主要考虑主桥通航净空、滨江路净空、起点处与麒祥路平交、主桥江阳岸落地点以及终点处与村道平交等因素。两岸地势高低有别，纳溪岸地势平缓、高程较低，江阳岸呈缓坡地形，地势逐渐增高。
为缩短工程总长、减小工程规模，主桥在跨越滨江路后选择尽快降坡与麒祥路平交。考虑纵向排水以及景观需求，主桥以主跨对称中心为转折点设置双向人字坡。
结合地形特点、纳溪岸平交需要及主桥纵坡设置原则，在首先满足主桥江阳岸落地点高程要求后，为满足接线段路基填挖平衡的需要，向终点方向设2.38％的降坡；另一侧，从起点向主桥方向，以1.1％＋2.04％的坡度组合升至主桥跨度中心，主桥跨中至江阳岸设0.5％的降坡与路基接线段衔接，坡度设置满足规范要求。该桥纵断面布置见图2。
图2 泸州河东长江大桥纵断面布置
该桥为长江干线桥梁，为节约过江通道资源，按6车道标准留足发展条件是合适的，但考虑到该桥为渡改桥民生工程，为控制工程规模、减轻地方负担，最终采用近期按双向4车道、远期具备改造为双向6车道的标准确定桥宽。
同时考虑到该桥实际承担城市桥梁的功能，因此桥上设置人行道。结合实际经验，充分考虑交通安全风险，将主桥和引桥的人行道适当抬高，抬高后人行道板下方空间可供电力管线布置使用。
根据上述原则，桥面总宽取28.5m（不含锚索区），近期按双向4车道一级公路桥面布置；远期车道改造按照城市桥梁主干道设计，桥面总宽不变，大型车或混行车道宽度取3.5m，小客车专用车道宽度取3.25m，桥面布置改造成双向6车道，见图3。
图3 泸州河东长江大桥桥面布置
由于桥址处涉及珍稀鱼类保护区试验区，经过鱼评专题论证，确定主桥主跨为520m，基本一跨跨越长江水域范围。
对于520m主跨而言，斜拉桥是经济美观、施工方便的桥型方案。根据类似桥梁设计经验，对于主跨超过500m的斜拉桥，若采用混凝土主梁，结构变形较大，混凝土主梁开裂风险较大，影响桥梁安全和使用寿命，故重点考虑钢箱梁或结合梁方案。
钢箱梁方案施工方便快捷，工期具有优势，但主梁用钢量大，且正交异性钢桥面沥青铺装耐久性差，维护工作量大，养护成本高，经济性较差。
相比而言，结合梁方案采用混凝土桥面板，桥面铺装施工简单，耐久性好，维护方便，养护成本低；主跨通过采用工字形钢板结合梁，可显著减少用钢量，降低主梁制造安装难度，方便运输，同时开口断面便于养护，降低后期养护成本，可明显节约工程造价，因此结合梁方案更优。
考虑该桥边跨基本位于陆地上，为满足景观要求，同时降低工程造价，应尽量减小边跨长度，同时还要兼顾压重需求，因此边跨采用混凝土边主梁较适宜。
综合考虑施工、养护和经济性方面的因素，该桥主桥采用双塔双索面混合梁斜拉桥方案，主跨为钢－混结合梁，边跨为混凝土梁，桥跨布置为（61＋72＋75＋520＋75＋72＋61）m，全长936m，见图4。
图4 泸州河东长江大桥主桥立面布置
主梁钢－混接头位置的选择主要考虑接头受力及施工便利性，应尽量选择在弯矩和竖向位移较小处。
为避免混凝土桥面板承受墩顶负弯矩，考虑将主梁钢－混接头设在中跨侧。设计过程中，对中跨侧距桥塔中心线7.0m和18.5m处2个接头位置进行对比分析，结果表明，钢－混接头位于中跨侧距桥塔中心线18.5m时，接头处主梁弯矩可减小22％，受力更合理，也可较好地满足施工要求。
因此，该桥主梁钢－混接头位置设在中跨侧距桥塔中心线18.5m处。
该桥主梁支承体系为半飘浮体系，两桥塔上、下游均采用双向活动支座，两侧边墩、辅助墩处上游侧均采用双向活动支座，下游侧均采用纵向活动支座，两桥塔横梁顶设置纵向阻尼装置，两侧塔柱上设置横向抗风支座。
中跨主梁采用钢－混结合梁，由工字形钢边主梁＋混凝土桥面板组成，其间设置钢横梁，主梁中心线处梁高3m，桥面总宽30.5m（含锚索区）。考虑泸州地区降水量较大，主梁顶面设2％双向横坡，以满足横向排水要求。主桥中跨结合梁横断面见图5。
图5 主桥中跨结合梁横断面
钢主梁和钢横梁均为工字形截面，采用Q370qD级钢，钢梁构件均在工厂完成制造、现场安装。
钢主梁标准节段长度为10.5m，钢横梁标准间距为3.5m。为方便运输和安装，钢横梁分为3段，长度分别为9.63，9.0，9.63m。
由于钢横梁跨度较大，为保证受力和桥面板湿接缝施工需要，在钢横梁中部设纵向通长小纵梁，小纵梁高500mm，同样采用工字形截面。钢主梁底部外缘设抗风导流板，兼做养护检修平台。为降低钢梁现场安装难度，除主梁间、钢横梁间以及两者之间的顶板连接采用现场焊接外，腹板、底板等其他部位均采用高强度螺栓连接。
混凝土桥面板为等厚度布置，厚27cm，采用C55混凝土，工地分块预制、吊装架设。
根据钢横梁的布置，桥面板横向分2块，纵向分块长度与钢横梁间距对应，桥面板之间通过后浇混凝土湿接缝连接，现浇湿接缝采用C55微膨胀混凝土。
桥面板与钢主梁之间通过剪力钉连接，剪力钉布置在湿接缝范围内，剪力钉直径22mm、高180mm，剪力钉数量根据层间抗剪需求计算所得。
为满足受力要求，中跨跨中段桥面板布置纵向合龙预应力束，预应力束采用7－ φ s15.2mm钢绞线。
边跨主梁为π形混凝土边主梁，采用C55混凝土现浇，每侧边跨混凝土梁长226.3m，伸入中跨18.5m。桥梁中心线处梁高3m，主梁顶部全宽30.5m，底部全宽31m，设双向2％横坡，主桥边跨混凝土梁横断面见图6。
图6 主桥边跨混凝土梁横断面
混凝土横梁分为有索横梁和无索横梁两类，横梁间距均为4m。为满足主梁纵向和横梁受力要求，边跨主梁纵、横向均布置预应力。
纵向预应力按张拉顺序分为两类：一类是根据现浇节段划分布置的节段预应力束，随节段浇筑进行张拉；另一类是通长预应力束，在边跨混凝土现浇全部完成后张拉。
横向预应力布置在横梁内，部分横梁预应力束在桥梁节段现浇完成时张拉，其余部分待边跨主梁全部落架后再进行张拉。
钢－混结合段采用钢边主梁埋入混凝土的连接方式，钢边主梁伸入混凝土边主梁部分长度为2.9m，为满足连接处受力需要，伸入混凝土的钢边主梁顶板下侧、腹板及其加劲肋两侧、底板上侧均布置剪力钉。
根据局部承压的需要，钢－混结合面处设置厚80mm的承压板，承压板兼做混凝土边主梁纵向预应力的锚垫板。
斜拉索采用空间双索面扇形布置，单个桥塔上、下游两侧各布置24对斜拉索。斜拉索在中跨结合梁和边跨混凝土梁上名义锚固点水平间距分别为10.5m和8.0m，中跨结合梁上斜拉索采用锚拉板锚固，边跨混凝土梁上斜拉索通过齿块锚固于混凝土梁底。
根据布置空间和受力需要，斜拉索在桥塔上名义锚固点竖向间距分别为2.0m和1.5m，采用钢锚梁和混凝土齿块两种方式锚固。
斜拉索采用 φ 7mm镀锌平行钢丝拉索，钢丝标准抗拉强度为1770MPa，最大规格为PESC7－283，最小规格为PESC7－109。
桥塔采用钢筋混凝土门形塔，承台顶面以上塔高174m，设上、下2道横梁，见图7。
图7 桥塔构造
塔柱采用空心矩形截面，以下横梁为界，分为上塔柱和下塔柱两部分。
塔柱由上至下顺桥向长7.0～9.8m，上塔柱横桥向宽4.5m，下塔柱横桥向宽由上至下为4.5～7.0m。上、下横梁均为空心矩形截面，按全预应力构件进行设计。
桥塔共设钢锚梁76套，钢锚梁由受拉锚梁和钢牛腿组成。施工阶段主要靠钢锚梁自身承受两侧斜拉索水平力，恒载及活载产生的水平索力差由塔壁承受。
为适应塔柱布置，减小基础规模，桥塔采用分离式群桩基础，单个塔柱基础采用16根 φ 2.5m钻孔灌注桩，按柱桩设计，纳溪岸桩长14m，江阳岸桩长20m，桩底位于中分化砂岩层。
纳溪岸过渡墩采用分离式桥墩，墩身为矩形截面，截面尺寸为3m（顺桥向）×3m（横桥向），墩柱中心距为14m。每个墩柱下设独立基础，基础采用4根 φ 1.8m钻孔灌注桩，按柱桩设计，桩长16m，桩底位于中分化砂岩层。
江阳岸过渡墩（台）采用桥台结构，台底基础采用10根 φ 1.8m钻孔灌注桩，按柱桩设计，桩长20m，桩底位于中分化砂岩层。
纳溪岸及江阳岸辅助墩均采用分离式桥墩，墩身为矩形截面，截面尺寸为3m（顺桥向）×3m（横桥向），墩柱中心距为26.9m。每个墩柱下设独立基础，基础采用4根 φ 1.8m钻孔灌注桩，按柱桩设计，根据地层分布各墩基础桩长19～41m，桩底位于中分化砂岩层。
对主桥建模进行有限元分析，考虑恒载、活载、收缩徐变、基础沉降、温度、风荷载、制动力以及施工荷载等各项作用，按照规范要求计算施工阶段以及运营阶段不同荷载组合下的应力和变形情况。
计算结果表明：各阶段不同工况下主梁、桥塔、斜拉索应力以及主梁挠跨比均满足规范要求。运营阶段钢主梁最大拉应力63.2MPa，最大压应力207.5MPa，混凝土桥面板最大压应力9.3MPa；边跨混凝土梁最大压应力15.3MPa，未出现拉应力；桥塔最大压应力14.5MPa，未出现拉应力；斜拉索最大拉应力707.8MPa，最大应力幅163.8MPa；主梁挠跨比为1/1061。
根据受力情况的不同，混凝土桥面板跨中区段按A类预应力构件、其余区段按钢筋混凝土构件进行设计。
该桥钢梁为密横梁体系，桥面板为纵向单向板，纵向需考虑第一体系应力和第二体系应力的叠加效应。
由于桥面较宽，且为边主梁布置形式，因此桥面板纵向第一体系应力计算考虑了剪力滞效应，据此对桥面板横向宽度折减后进行检算。
有限元分析结果显示：各工况下剪力滞系数均小于1.5。
计算结果表明：在最不利工况组合下，混凝土桥面板顺桥向均未出现拉应力。
横桥向混凝土桥面板与钢横梁按照横向组合构件进行计算分析，验算桥面板裂缝宽度。计算结果表明，在最不利工况组合下，混凝土桥面板横向最大裂缝宽度为0.146mm，满足规范要求。
采用MIDASCivil软件分析该桥结构动力特性，成桥状态前8阶频率及振型见表1。
由表1可知：第4阶振型为主梁横弯，第5阶振型为主梁竖弯，第8阶振型为主梁扭转，扭弯频率比约为1.59。
参照抗震规范，采用时程分析法进行抗震计算，计算结果表明：E1地震作用下，塔柱、过渡墩、辅助墩等结构保持在弹性变形范围之内；E2地震作用下，除纳溪岸边墩、辅助墩按延性设计，其他桥塔、墩均保持在弹性范围，所有桥墩均满足抗震性能要求。
未采取减隔震措施之前，主梁梁端纵向位移达630mm，位移值较大，在桥塔梁底布置液体黏滞阻尼器进行减隔震后，该桥在E2地震作用下结构的强度和位移均能满足设计要求。
该桥跨度较大，且为开口断面，梁体竖向及扭转刚度相对较小，易发生涡激振动，为此针对该桥开展了抗风性能研究，通过大比例尺节段模型及最大单悬臂施工阶段全桥气弹模型风洞试验对桥梁抗风性能进行验证，并选择合理的抗风措施。
大比例尺节段模型涡激振动试验结果表明，原设计断面下主梁存在竖向涡激振动现象。因此，在梁侧设置宽1.5m、倾角35°的导流板抑制主梁涡激振动。
设置导流板后，在竖向阻尼比0.5％和扭转阻尼比0.56％下，主梁的竖向和扭转涡激振动均未出现。
最大单悬臂施工阶段全桥气弹模型风洞试验结果表明：主梁及桥塔未发生明显的涡激振动、静风失稳、扭转颤振和驰振现象，主梁竖向和扭转位移值均较小。
斜拉索是斜拉桥的“生命线”，其耐久性直接关系到桥梁的使用寿命，设计时对斜拉索及其锚具均采取了有效的防护措施。
具体措施为：索体张拉完毕后缠包PVF胶带，以有效防止雨水等在PE护套开裂后渗入到钢丝内，还可以隔离臭氧及紫外线等对PE护套的侵蚀，大幅度提升索体耐久性，延长斜拉索的使用寿命。
在斜拉索锚具表面采用氧化聚合型包覆防腐蚀技术进行长效防护，实现双重保护锚具不锈蚀，防护结构由内到外分别为缓释膏、缓释带、外防护剂。
主桥跨越长江，两侧边跨基本位于陆地上，因此边跨混凝土梁采用支架现浇，中跨结合梁采用单悬臂拼装架设，桥塔基础采用先平台后围堰的方法进行施工，能有效缩短施工工期。
该桥引桥全长270m，布置在纳溪岸，孔跨布置为（3×30＋3×30＋3×30）m，为与主桥桥面布置保持一致，采用整幅预应力混凝土等高连续箱梁，梁高2m，引桥横断面见图8。
图8 引桥横断面
为满足横向抗震性能要求，引桥下部结构采用矩形框架墩，承台为哑铃形承台，采用4根 φ 1.8m钻孔灌注桩，按柱桩设计，桩长均为20m。
对引桥结构进行静、动力计算分析，计算结果表明，引桥上、下部结构受力均满足规范要求。
为较好地适应桥址处地形特点、满足工期和经济性方面的要求，泸州河东长江大桥主桥结构设计和工法选择方面具有以下特点：
（1）结构轻型化
主桥中跨采用轻型化的工字形钢边主梁结合梁，有效减轻了自重，减小了桥塔和基础规模，显著降低了工程造价。钢梁全部在工厂制造，桥面板在工地预制，钢主梁尽量采用高强度螺栓连接，能较好地控制构件质量，减小安装难度，提高结构耐久性。
（2）增强耐久性
设计从提高斜拉索使用寿命出发，对斜拉索及其锚具分别采用PVF胶带和氧化聚合型防腐蚀技术进行长效防护，能显著增强主桥的耐久性。
（3）结构与功能的统一
采用紧凑合理的主梁桥面宽度布置，在桥宽不变的前提下，有效兼顾了远期车道“4改6”的功能需求。抬升的人行道既能降低交通安全风险，还能为过桥管线留出空间。中跨钢梁外侧设置导流板，既能有效消除主梁涡激振动，同时可兼做主梁外侧检修通道，为后期维养提供了便捷条件。
泸州河东长江大桥平纵布置较好地满足了地方交通路网衔接和功能需求，跨江主桥采用双塔双索面混合梁斜拉桥能够较好地适应项目特点，符合安全、适用、经济、美观的设计原则，是400～600m跨径范围极具竞争力的桥型，可为类似桥梁设计提供参考。
该桥2020年4月开工建设，计划2023年4月建成通车。
本文转自《桥梁建设》——泸州河东长江大桥总体设计，作者宁伯伟；仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！
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