二七长江大桥 :武汉市第七座长江大桥

更新时间:2023-08-15 17:45

二七长江大桥为三塔斜拉桥,位于中国湖北省武汉市,大桥全长6507米,其中主桥为三塔斜拉桥,长2922米,塔高209米,两个主跨均为616米,大桥为双向8车道,设计时速60公里。是当时世界跨度最大的三塔斜拉桥和跨度最大的结合梁斜拉桥。

二七长江大桥是武汉市第七座跨越长江的大桥,于2008年8月1日开工,2011年12月通车。二七长江大桥双主跨616米,是当时世界上跨度最大的三塔斜拉桥。大桥跨度刷新了当时世界结合梁斜拉桥的最大跨度纪录。二七长江大桥是同类型桥中首创塔和梁同步施工工法。二七长江大桥主要承担武汉市二环线北段过江交通功能,为城市快速路桥梁。2018年1月,二七长江大桥取消ETC收费。同年11月底,二七长江大桥启动大桥涂装维修改造工程。2018年12月29日至二七长江大桥进行维修施工。2019年1月,二七长江大桥进行主塔重涂装工程。同年3月,二七长江大桥主桥面灯具进行提档升级。

2015年,中铁大桥院'大跨三塔结合梁斜拉桥关键技术'项目获中国公路学会科学技术一等奖。二七长江大桥通车后可有效缓解武汉长江大桥武汉长江二桥和长江公路隧道等城市内环线的交通压力。2024年2月3日,在武汉城运集团指挥下,武汉易安达高空工程有限公司会同相关科研部门,为结冰的二七长江大桥除冰。

历史沿革

2008年8月1日,二七长江大桥奠基兴建。2009年3月10日,二七长江大桥首根大直径水下钻孔桩封填。

2010年1月19日下午3时起,二七长江大桥青山侧的5号主塔墩开始进行围堰内水下混凝土封底浇筑。3月16日,二七长江大桥三座主墩建设进展顺利,已转入塔座和塔身施工阶段。5月19日,二七长江大桥4号主墩已转入中塔柱施工,已完成8个节段的塔柱混凝土施工,第9节中塔柱是6米,到25节段即为合龙段。6月15日,二七长江大桥进入桥面施工阶段。11月24日,二七长江大桥5号主塔已经成功合龙,将转入上塔柱施工。12月5日,二七长江大桥4号主塔墩成功浇筑完成31个节段混凝土,其高度已达201米。

2011年1月3日,二七长江大桥最高塔主体封顶,封顶高度为213米。2月17日,二七长江大桥经过连续施工,大桥4号主塔墩已经完成结合钢梁铺设66米,桥面铺设36块,安装斜拉索8根。4月23日下午4时,二七长江大桥5号主塔封顶。至此,二七桥三大主塔封顶了两座。5月8日,二七长江大桥3座主塔开始安装斜拉索,大桥4号主塔已经封顶,5号主塔在浇筑最后一节,3号主塔于2011年6月中旬封顶。6月底挂索结束后,开始桥面细部结构施工,包括路灯、栏杆和刷黑等。6月13日,二七长江大桥进行桥面施工的阶段。8月18日,二七长江大桥南岸主跨合龙。9月27日,二七长江大桥实现合龙。12月11日,二七长江大桥全面进入桥面沥青铺设和栏护安装阶段。12月31日,二七长江大桥竣工通车。

2018年1月1日,二七长江大桥取消ETC收费。同年11月底,二七长江大桥启动大桥涂装维修改造工程,对桥梁进行亮化、美化、彩化,主塔涂装颜色为茶白色,勾勒出跨江大桥的景观主干线。自2018年12月29日起,二七长江大桥开始维修,施工持续至2019年3月10日,施工期间大桥由双向8车道变为双向6车道。

2019年1月10日,二七长江大桥进行主塔重涂装工程。3月28日,国网武汉供电公司路灯管理服务中心参照武汉机场二通道、三阳路路灯改造标准,对二七长江大桥主桥面灯具进行提档升级。为实现节能高效的路灯照明,改善二七长江大桥通行质量,确保夜间通行安全,武汉路灯管理服务中心将武汉二七长江大桥原有高压钠灯照明灯具统一更换为高光效、长寿命、免维护的新型LED路灯灯具。

桥梁设计

设计理念

桥梁总体设计思路是本着“安全、适用、经济、美观”的基本原则,注重航道资源的节约,注重桥梁造型与景观,尤其是主通航孔桥梁,充分考虑地域性、时代性,以及与周边环境的协调性,力争使大桥成为“武汉市”武汉城市发展的新名片。根据通航论证的意见,要求设置双主孔,跨径均不小于575 m,为此,设计提出了能够满足此条件的三种主通航孔桥型方案,即:桁架拱桥方案、三塔悬索桥方案、三塔斜拉桥方案进行研究比较。

比较而言: 悬索桥方案桥型美观,惜因武昌区岸无布置锚的合适位置而予舍弃;拱桥方案造价比斜拉桥高出两个多亿;三塔斜拉桥方案经济优势明显,又与相邻的武汉长江二桥天兴洲长江大桥双塔斜拉桥型均有所不同,且“三塔”可与“三镇”相呼应而融入城市地域特色,三塔斜拉桥作为现代桥型具有鲜明的时代特征;桥型总体比较认为三塔斜拉桥型适宜在本桥采用。

主通航孔桥三塔斜拉桥在造型景观方面设计重点在于塔形。下图为塔形研究中进行比较的三种塔形,相比较而言,花瓶形塔造型较为新颖、美观,与市内既有斜拉桥的H形、钻石形及倒Y形塔均有着明显不同,可具标志性,成为实施方案。

桥梁位置

二七长江大桥位于中国湖北省武汉市,距上游武汉长江二桥3.2千米,距下游天兴洲长江大桥6.7千米,西起汉口区竹叶山立交,接武汉大道、二七路后,上跨长江水道,南至武昌区红庙立交。二七长江大桥跨越武汉长江二桥天兴洲长江大桥间的天兴洲头分汉河段,桥址水域宽阔,航道条件复杂。工程北接汉口发展大道,南接武昌和平大道。该桥是武汉二环线的重要组成部分之一,也是汉口区至武昌区的重要通道。

桥梁结构

二七长江大桥为三塔斜拉桥。大桥主桥为90+160+2×616+160+90=1732m的三塔斜拉桥,斜拉桥主梁采用结合梁。

建设资金

二七长江大桥总投资为72.84亿元。

设计参数

武汉二七长江大桥全长6507米,其中主桥为三塔斜拉桥,长2922米,塔高209米,两个主跨均为616米,是当时世界跨度最大的三塔斜拉桥和跨度最大的结合梁斜拉桥。大桥为双向8车道,设计时速60公里。主桥采用双主跨616m三塔结合梁斜拉桥方案,根据通航要求设置双主孔,跨径均不小于575m。

跨度布置

主桥的跨度按照两个通航桥跨,单孔双向通航,净宽不小于575m要求,每个主跨跨度确定为616m,其中南主孔为主通航孔,北主孔为备用通航孔,以适应未来航道变化的需要。两侧边跨各长250m,每侧设置一个辅助墩以提高三塔斜拉桥结构整体刚度。因此,主桥的跨度布置为90m+160m+616m+616m+160m+90m=1732m。

三塔斜拉桥结构布置

刚度控制措施与总体布置

三塔斜拉桥结构总体布置的主要控制因素在于如何控制结构刚度,通过对于主梁采用钢箱梁与结合梁方案的研究比较表明,结合梁方案具有重力刚度大的特点,在活载作用下的主梁竖向挠度明显减小;边跨设置辅助墩不仅可以显著提高结构的刚度还可以减少边塔的工程量。

三塔斜拉桥可以通过设置稳定索、设置跨中交叉索、增加中塔刚度的方式来提高结构的刚度。研究表明,在中塔顶部设置中央稳定索锚固于边塔处桥面、设置跨中交叉索的措施可有效提高刚度,但是会带来桥梁外观方面的杂乱感,而通过增加中塔刚度的措施既可满足结构的刚度要求又在美观方面较为简洁而予以采用。

主梁采用桥面自重适度且桥面铺装耐久性好的结合梁;斜拉索面为双索面扇形布置,斜拉索索距在结合梁范围为13.5m,在PC梁范围为8m;三塔等高布置,塔高206m。

主梁结构支承体系

各墩梁连接处均设竖向、横桥向约束,以传递来自梁部的竖、横向反力;中塔与主梁连接处设置顺桥向刚性约束;两边塔与梁体间顺桥向设液压阻尼约束,既可分担地震力又可自由释放梁体温度伸缩变形。

主梁结构

主梁结构采用结合梁与预应力混凝土梁混合的组合结构,斜拉桥主梁两端各94.5m范围采用预应力混凝土梁,依靠混凝土结构自重大的优势来平衡在主跨范围作用汽车荷载时边跨桥墩处产生的负反力,中间1543m范围内梁段采用结合梁。主梁构造均采用纵、横梁形式,桥梁中心线处梁高3.5m,主梁顶面宽32.3m。钢梁材质为Q370qD,混凝土板与预应力混凝土梁混凝土材料为C60级。

钢横梁间距为4.5m,全桥范围内共布置351片钢横梁。钢横梁长度为29.56m,断面形式为I形断面,下缘板水平,上缘板在从梁端向桥梁中心处按2%横坡起坡的基础上设置恒载预拱度,在桥梁中心线处梁高为2.8m,横梁与主梁采用栓接。横梁在安装过程中由于其跨度较大,为保证在上部受压区的侧向稳定,在横梁中部还设置有全桥通长的小纵梁,同时中部小纵梁为混凝土桥面板现浇缝提供模板作用。

斜拉索在钢纵梁上的锚固形式采用构造简单的锚拉板结构形式,锚拉板直接焊接于主纵梁上翼板中间,要求锚拉板范围内钢纵梁上翼板具备Z向受力性能。锚拉板厚度根据斜拉索索力大小不同变化范围为28~50mm。

桥面板厚度为0.26m,在钢纵、横梁间采用预制方式,在钢梁顶面以及桥面边缘伸臂范围采用现浇方式,桥面板通过布置在钢主纵梁及钢横梁顶面的剪力钉与钢梁结合,预制板与钢梁边缘接触部位设置橡胶条防止水气进入钢梁顶面及砂浆溢出。剪力钉采用22圆头焊钉。

两端的预应力混凝土梁结构为纵横梁结构,横梁基本间距为4m。边主梁宽2.5m,顶板厚0.3m,横梁厚0.35m。两片主纵梁的底板内布置有预应力钢绞线,横梁也为预应力混凝土结构。两端的预应力混凝土梁采用支架法施工;结合梁采用悬臂拼装法施工。

斜拉索

考虑到其耐久性与运营条件下换索时对交通的影响因素,选择具有多层防护且可实现在不影响交通条件下进行单根钢绞线更换的无粘结钢绞线体系。每塔布置22对斜拉索,斜拉索规格由37~79束钢绞线组成,斜拉索长最长336m。

主塔

三塔等高布置,总高为206m,外形为花瓶形,设计为钢筋混凝土结构,混凝土采用C50级。三塔斜拉结构提高整体刚度的措施之一是加大中塔的刚度,二七长江大桥中、边塔在尺寸上的区别体现在顺桥向塔柱宽度:中塔在顺桥向宽度从上至下为8~16m,而边塔在顺桥向宽度从上至下为7~8.8m,横桥向轮廓尺寸相同。

桥塔结构由下、中、上塔柱及横梁四部分组成。中、上塔柱采用曲线连接,内外曲线均为圆曲线,半径分别为280m和320m,两塔柱在顶端微合,中间以弧形板相连,上、下圆弧均与塔柱内侧直、曲线相切。上塔柱内设有斜拉索锚块,上塔柱顶设有4m高的装饰段。

塔柱及横梁均设计为箱形截面,除中塔横梁及其下塔柱截面为单箱双室截面外,其余部分截面均设计为单箱单室截面。

边塔下塔柱轮廓尺寸由上至下横桥向宽6~10m,顺桥向宽8.376~8.8m、壁厚1.5m;中塔柱轮廓尺寸由上至下横桥向宽6m、顺桥向宽7~8.376m、壁厚1m;上塔柱轮廓尺寸由上至下横桥向宽4~6m、顺桥向宽7m,壁厚横桥向1.5m、顺桥向1m;横梁高6m、宽7m、壁厚为0.8m。

中塔下塔柱轮廓尺寸由上至下横桥向宽6~12m、顺桥向宽14.14~16m、壁厚1.5m;中塔柱轮廓尺寸由上至下横桥向宽6m、顺桥向宽8~14.14m,壁厚顺桥向1m、横桥向1.5m;上塔柱轮廓尺寸由上至下横桥向宽4~6m、顺桥向宽8m,壁厚横桥向1.5m、顺桥向1m;横梁高6m、宽13m、壁厚为0.8m。

建设单位

二七长江大桥由中铁大桥勘测设计院有限公司设计,中铁第四勘察设计院集团有限公司和中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司担任监理和咨询,中铁大桥局集团有限公司中交二航局承担施工建设,中建三局供应大桥混凝土。武汉钢铁(集团)公司武船重型工程股份有限公司供钢材,由武船为大桥提供桥梁钢结构。

运行情况

2013年10月,二七长江大桥车流量明显上升, 日均通过量由5.68万上升到8.62万。2015年,二七长江大桥交通流量由每天5.1万辆,增长至9.2万辆。2017年,二七长江大桥年均日交通流量11.8万辆。2018年,二七长江大桥日均流量12.1万辆,日均拥堵延时指数为1.16,日均车速为57.4km/h。2022年,二七长江大桥日均流量16万辆。

特色与价值

特点

破三项世界纪录

1、二七长江大桥双主跨616米,是当时世界上跨度最大的三塔斜拉桥。2、大桥跨度刷新了当时世界结合梁斜拉桥的最大跨度纪录。3、大桥三年实现通车,是当时世界上同类型桥梁中施工工期最短的桥梁。

技术特点

二七长江大桥主桥首创浮式围堰平台,首创承台1万立方米混凝土一次性浇筑,首创塔座与第一节塔柱之间不同标号混凝土的一次性浇筑,保证大桥承台与主塔的结合。首次采用专门设计的6米爬模主塔施工,实现了主塔施工6米一个节段,减少主塔节段数,有效缩短了主塔施工工期。二七长江大桥是同类型桥中首创塔和梁同步施工工法。

价值

二七武汉长江大桥桥址位于武汉长江二桥天兴洲长江大桥之间。距上游的长江二桥3.2公里,离下游天兴洲长江大桥约6.8公里,是武汉市城市二环线上跨越长江的特大型桥梁。通车后,将使包括汉口站武汉站武昌站在内的重要交通节点形成新的环线,可有效缓解武汉长江大桥、长江二桥和长江公路隧道等城市内环线的交通压力。

相关荣誉

相关事件

2012年2月7日上午10时,有网友在微博上爆料称,刚建成通车不久的武汉二七长江大桥上钢缆发生断裂。消息传开后,引发不少网友担心。实际情况是,施工临时使用的钢丝绳脱落。中铁大桥局集团第五工程有限公司二七长江大桥二标项目部工委书记陈先生说,发生脱落的钢缆,并非用来固定大桥的斜拉索,而是用来临时施工的钢丝绳。该负责人称,大桥建设还在最后收尾阶段,几根钢缆是施工所用升降机的一部分,这些钢缆将在局部施工完毕后最终拆除。且大桥承力的斜拉索很安全。

2024年2月3日,在武汉城运集团指挥下,武汉易安达高空工程有限公司会同相关科研部门,为结冰的二七长江大桥除冰。这次除冰作业首次运用了易安达公司的智能化除冰体系,释放铁链环之后,斜拉索上的冰棱瞬间消失。

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