荆州长江大桥 :位于长江水道之上

更新时间:2023-08-15 18:50

荆州长江大桥( 荆州市 Yangtze River Bridge),位于中国沙市区公安县之间,是中国湖北省“九五”期间交通重点建设项目,也是连接沙市区与公安县的过江通道,位于长江水道之上,是中国湖北省”九五 期间交通重点建设项目,也是接合207国道跨越长江的咽喉工程。

荆州长江大桥于1998年3月28日动工,2001年11月26日完成主梁合龙工程,全线贯通,2002年10月1日正式通车运营,并举行通车典礼。

大桥北起荆州区互通,上跨荆江水道,南至荆州北互通;线路全长8.860千米,其中主桥全长4.178千米;桥面为双向四车道一级公路,设计速度为100千米/小时;项目总投资13.73亿元人民币。

荆州长江大桥是中国湖北省跨越长江的一座特大型桥梁组合,主梁采用钢箱梁结构,南北两个主跨分别为500米和305米。大桥共有9个钢箱梁跨度,分别位于南北两个主跨之间。荆州长江大桥承担着G55二广高速公路的交通任务。

桥梁概况

荆州长江大桥(公路)位于湖北省荆州市,是207 国道跨长江的一座特大型桥。桥位处江面宽约3000米,江中有一沙洲,称为三八洲。三八洲将桥位分为南北两,其中北汊宽约700米,南汊宽约450米,三八洲长约1100米。桥梁全长为4 177. 60米。

荆州长江大桥建立于2002年3月28日,于2002年10月1日正式通车。大桥构成复杂,技术含量高,桥梁结构包揽国际国内大跨度桥梁多种形式,被国内桥梁专家誉为“中国桥建设的博物馆”。

过去,荆州市杭州长江汽车有限公司渡口,每天摆渡的车辆5000多辆,整日摆着长蛇阵207国道上的旅客时常因异常天气望江兴叹,滞留荆州。荆州长江大桥的建成,宣告207国道全线贯通,沟通了湘鄂两省,使中原地区形成一条南北公路交通主动脉,对促进两湖平原的经济发展,推动荆州市城市建设以及长江防汛抗洪等都将发挥重要作用。

重要参数

荆州长江大桥北汊通航孔桥为主跨500米PC斜拉桥,其跨度居同类桥梁世界第二、亚洲第一;三八洲连续梁桥,主跨150米,连续长度1100米,是国内连续长度最长的连续梁桥,亚洲最大的拉索桥

桥址区地表出露地层第四纪松软堆积砂卵石层,下伏基岩泥岩、粉细砂岩,基岩顶部埋深116~128m。设计行车速度: 100 km/h。设计荷载:汽2超20,挂2120。桥面宽度:行车道净宽21.5m,桥面总宽为24.5m (斜拉桥段27.0m),不设非机动车道和人行道。大桥共由九个桥段组成,自北向南依次为:北岸桥:长926m。

⑴ 北岸引桥 22 m ×20 m 预应力砼简支空心板

⑵ 跨荆江大堤桥 93+ 150+ 93 (m) 预应力砼连续梁。

⑶ 北岸滩桥 5 m ×30 m 预应力砼简支T梁。主桥:长为2557m。

⑷ 北汊通航孔桥 200+ 500+ 200 (m) PC斜拉桥

⑸ 三八洲桥 100+ 6×150+ 100 (m) 预应力砼连续梁。

⑹ 南汊通航孔桥 160+ 300+ 97 (m) PC斜拉桥。南岸桥:长270m。

⑺ 南岸滩桥 8 m ×30 m 预应力砼简支T梁。

⑻ 跨荆南干堤桥 50+ 80+ 50 (m) 预应力砼连续梁。

⑼ 南岸引桥 9 m ×30 m 预应力砼简支T梁。

施工技术

荆州长江公路大桥地质构造复杂,主跨500米 PC 斜拉桥跨径大,位居同类桥梁国内第一,世界第二;南汊姊妹塔PC 斜拉桥两塔高差达35.4 m,这种不对称斜拉桥在国内尚不多见;三八洲连续梁桥1100 m,是中原地区国内连续长度最长的连续梁桥。设计、施工中的主要技术特点如下:

⑴ 试桩

开工前在28号墩位进行了试桩,桩径1.5m,深度80m,水平最大加载120t,竖向最大加载3400 t,为目前国内最大。通过试桩验证地质资料的准确性,并优化设计。

⑵ 基础施工

斜拉桥主塔及三八洲连续梁主墩水下基础采用钢管桩支撑平台和双壁无底钢套箱施工方案。钢套箱内径33 m,外径36 m,高35m,一次浇注封底砼4250m。桩基施工采用国产大型钻孔机配以自制钻头,成功地解决了深水大直径钻孔灌注桩穿越80 m 砂卵石层的机械设备和施工工艺。

⑶ 主梁设计

斜拉桥主梁采用预应力砼肋板式结构,受力明确,构造轻巧,施工方便。

⑷ 主梁施工

主梁采用研制的前支点挂蓝施工,节段长8m,最重节段530多t。

⑸ 静力模型试验

为了检验设计计算的正确性,保证斜拉桥的整体强度和稳定,对北汊主跨500 m PC 斜拉桥进行了1∶30 的铝合金模型静力稳定性试验,以全面掌握结构在自重、汽车荷载以及不平衡施工荷载作用下,索力和主梁内力的分布变化情况,确定结构在最大悬臂状态和成桥状态下失稳时的荷载条件,同时进行结构非线性对结构静力稳定性的影响分析。

风洞试验

对主跨300m、500m 斜拉桥进行了节段模型风洞试验、抖振响应分析、裸塔气动弹性模型试验,对主跨500m PC 斜拉桥还做了全桥模型风洞试验。通过设置合理的临时墩解决了最大双悬臂长度达248.6m 的风稳定性问题。

仿真分析

通过仿真分析,验证了300m 主跨高低塔斜拉桥结构变形协调性以及拉索疲劳问题。

⑻ 施工监控

在斜拉桥主塔、主梁及三八洲连续梁桥施工过程中,制定了严密的监控措施,及时掌握分析主梁线型、钢筋及砼的应力应变、斜拉索的拉力变化等,保证施工过程的安全。

⑼ 地震反应分析

大桥的地震反应分析包括结构动力分析和结构地震响应分析,以及主桥墩位土层松软土液化评价。

爬模施工

两座斜拉桥主塔采用了大块整体钢模(10m高)爬模施工技术,保证了砼的质量和外观。

主体结构

孔桥

北汊通航孔桥

主梁:北汊通航孔桥主梁采用预应力砼肋板式结构。双主肋高2.4m,标准梁段肋宽1.7m,梁顶宽26.5m (底面宽27.0m),桥面板厚32cm。为消除边墩支座负反力,两梁端各70m 范围内采用加大主肋宽度的方法,增加自重。

索塔:北汊通航孔桥采用H 型索塔。北塔高为139.15 m; 南塔高为150.25 m。两塔每根塔柱下边均设有5m 高的塔座。塔上横梁截面高度为4m,下横梁截面高度为6m,均设置了预应力筋

斜拉索:斜拉索采用PES7 热挤聚乙烯拉索,PESM 7冷铸镦头锚锚固体系。拉索最小间距为4m,标准间距为8m,塔下第一对斜索与直索间距为11.5m,拉索最小转轴倾角为23.554°。全桥采用PES72139到PES72283 等8 种规格的斜拉索。

支座:主梁设计成飘浮体系,仅在两端交界墩上设4 个拉压球型支座,支座设计竖向压力为5000kN,竖向拉力为2500 kN,位移量为±400 mm,转角1°。

南汉通航孔桥

主梁:南汊通航孔桥主梁采用预应力砼肋板式结构,双主肋高2.2 m。根据受力和静力平衡的需要,桥面板厚度分别采用32 cm、76 cm、108 cm、132 cm 及实体梁5 种不同的断面型式。

索塔:南汊斜拉桥两塔为高度不等的H 型塔。高塔高度为124.8 m,低塔高度为89.4 m。

斜拉索:南汊斜拉桥斜拉索采用与北汊斜拉桥相同的材料,在拉索的布置上南汊斜拉桥塔下不设直索,塔下无索区长20.0 m,拉索标准间距为8.0 m,最小间距为4.0 m。拉索最小转轴倾角为25.75°。

支座:南汊斜拉桥亦为飘浮体系,仅在两端交界墩上设4 个拉压球型支座,由于结构的不对称性,小边跨梁端的拉压支座需要承受较大的竖向拉力。

三八洲桥:三八洲预应力砼箱形连续梁桥,分两幅布置,主梁设计成两个分离的箱梁。箱梁墩顶梁高为8.0 m,跨中及梁端高为3.3 m。单幅箱梁顶宽为12.50 m,底宽为7.0 m。

主桥

主桥基础全部设计为钻孔灌注桩基础。北汊通航孔桥两塔下均为22 根直径2.5m 桩基,承台直径33.0 m,承台厚6.0 m; 三八洲桥中墩每幅采用5 根直径2.0 m 桩基,承台厚度为5.0 m; 南汊斜拉桥高塔下采用22 根直径2.0m 桩基,承台直径为27.20 m,承台厚度为6.0 m,低塔下采用15 根直径2.0 m 桩基,承台厚度为6.0 m,矩形承台。

突发事故

2013年3月12日19:10分左右,在二连浩特-广州高速公路K1765+200米处,恩施土家族苗族自治州交运集团鹤峰县县益通汽运有限公司一辆由武汉市返回鹤峰的双层卧铺客车(核载36人,实载22人),冲破荆州长江大桥护栏,坠入长江江岸护坡林滩地,造成14人死亡,8人受伤。死者8男,6女,多为20至40的青壮年。

建设历程

1998年3月28日,荆州长江大桥动工兴建,并举行开工仪式。

2001年11月26日,荆州长江大桥完成主梁合龙工程,大桥全线贯通。

2002年10月1日,荆州长江大桥通车运营,并举行通车典礼。

2007年12月28日,荆州长江大桥完成桥涵标、桥柱灯等安全防护设施的安装工作。

2009年2月2日,荆州长江大桥通过防撞设施(土建工程)竣工验收工作。

2016年5月15日,荆州长江大桥完成桥北收费站ETC车道“后置式”改成“前置式”工程。

2019年12月7日,荆州长江大桥通过斜拉索维护工程的竣工验收工作。

建筑设计

建筑结构

荆州长江大桥分别由北岸引桥、荆州大堤桥、北岸滩桥、北汊通航孔桥、三八洲桥、南汊通航孔桥、南岸滩桥、荆南干堤桥以及南岸引桥等部分组成;跨江桥梁部分呈东北至西南方向组成。

设计参数

荆州长江大桥线路全长8.860千米,主桥长4.178千米,桥梁直线段长3794.537米;其中,北汊通航孔桥长900米,南汊通航孔桥长557米,北岸滩桥长150米,南岸滩桥长240米,荆江大堤桥长236米,荆南干堤长180米,北岸引桥长440米,南岸引桥长270米,桥面总宽24.5米,其中行车道净宽21.5米,斜拉桥段宽27.0米。31号塔高139.15米,底座高6米,上塔柱间距29.30米,中塔柱间距35.80米;32号塔高150.25米,上塔柱间距29.30米,中塔柱间距35.80米;42号塔高119.90米,底座高6米,上塔柱柱间间距宽29.30米,中塔柱间距最宽35.60米;43号塔高89.20米,底座高6米,上塔柱柱间间距宽29.30米,中塔柱间距最宽35.60米。

运营情况

票价票制

截至2020年2月,荆州长江大桥收费标准如下:

通行事项

2013年1月1日起,荆州长江大桥禁止摩托车(含火三轮)通过。

建设成果

技术难题

荆州长江大桥在建设过程中所遇到的难题主要为:

1、桩基施工——

①工程地质条件差,地表20至30米的砂性土层,冲剧深而液化危险性大,中部是近百米的砂砾、卵石和角砾土层,钻孔极为困难。

2、承台施工——

①承台施工采用双壁钢围堰施工方案,33米的大直径双壁钢围堰封底是承台施工的难点之一。

②大体积承台混凝土施工温度应力控制是难点之二。

3、索塔施工——

①高塔施工难点主要是上、下横梁的施工以及高塔柱的施工

4、主梁、斜拉索施工——

①主要集中于挂篮悬浇,体系转换,边、中跨合扰,斜拉索安装与调索。

5、桥面施工——

①桥面施工采用CF40级钢纤维混凝土.拌和与振捣工艺是其主要难点。

荆州长江大桥采用主要建设技术为:

1、大跨度PC斜拉桥建设技术;

2、大吨位长大斜拉索设计、制造、安装技术,斜拉索减振技术;

3、灰色预测控制系统理论太跨度斜拉桥施工过程控制技术;

4、大跨度高低(姊妹)塔PC斜拉桥设计和施工数字技术

5、利用斜拉索施工的前支点大吨位施工挂篮和施工技术;

6、施工方便的板式断面斜拉桥主梁;

7、复杂地质条件下大直径超长钻孔灌注桩深水基础;

8、大跨度连续长度达1100米的大跨度连续粱桥;

9、桥梁结构计算机仿真技术;

10、CPS卫星定位技术在长江特大型桥梁工程测量和控制中的应用。

科研成果

荣誉表彰

文化特色

2002年10月1日,荆州长江大桥通车运营,其桥塔横梁设有江泽民亲笔题字的“荆州长江大桥”六个大字。

为荆州长江大桥纪念通车运营,大桥发行《荆州长江大桥通车纪念邮折》。

价值意义

荆州长江大桥的建成,贯通了207国道,完善了中原地区干线公路主骨架网络,对促进长江经济带开发和江汉平原洞庭湖平原的发展,为荆江分洪区人民提供安全通道都将发挥积极作用。

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