1、概況
武漢軍山長(zhǎng)江大橋位于武漢市西南郊，距武漢關(guān)28Km。工程包括主橋、過(guò)渡孔橋、引橋、引道等部分，總長(zhǎng)4881m (圖1) 。
圖1 武漢軍山長(zhǎng)江大橋全景
橋址處長(zhǎng)江河道順直，常水位時(shí)江面寬1000m，兩岸堤間距離1170m。河床呈穩(wěn)定的淺U型，主流偏南，設(shè)計(jì)流量90000 m3/s，相應(yīng)流速2.21m/s。多年平均氣溫16.6℃，年平均降水量1031.3mm，夏季平均相對(duì)濕度80%。主河槽無(wú)覆蓋層，河床表層為推移質(zhì)砂層。主6號(hào)墩以北河床下伏砂質(zhì)泥巖，以南河床下伏泥質(zhì)粉砂巖。橋位處50年超越概率10%的地震基本烈度為5.7度，基巖水平峰值加速度為49.6cm/s2，按基本烈度7度設(shè)防。
大橋?yàn)榱?chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度120Km/h；橋面凈寬33.5m；橋位區(qū)20m高度處重現(xiàn)期100年10分鐘平均最大風(fēng)速為27.6m/s；主墩船舶撞擊荷載：順?biāo)鞣较?6000kN，垂直水流方向8000kN；通航凈高大于18m，通航凈寬不小于350m。
2、主橋結(jié)構(gòu)
主橋采用48+204+460+204+48 =964m五跨連續(xù)雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，采用半飄浮體系（圖2）。
圖2 橋型布置圖（單位：cm）
?。?）索塔基礎(chǔ)
兩個(gè)主墩基礎(chǔ)均采用19根直徑2.5m的鉆孔灌注樁，按嵌巖樁設(shè)計(jì)。承臺(tái)直徑30m，厚6m?；A(chǔ)采用鋼圍堰施工。本橋橋面較寬，下塔柱較矮，為保證索塔造型美觀，如果按常規(guī)設(shè)計(jì)，鋼圍堰的直徑將達(dá)到44m。為了縮小鋼圍堰的規(guī)模、減小施工難度、節(jié)省工程造價(jià)，創(chuàng)造性地提出了異型鋼圍堰結(jié)構(gòu)，在圓形鋼圍堰外側(cè)焊接兩個(gè)簸箕形構(gòu)造，即由圓形與異形組成的復(fù)合型鋼圍堰結(jié)構(gòu)。圓形鋼圍堰內(nèi)徑30m，外徑33m。索塔基礎(chǔ)及異型鋼圍堰構(gòu)造見(jiàn)圖（圖3、圖4、圖5）。
圖3 索塔基礎(chǔ)（單位：cm）
圖4 鋼圍堰施工
圖5 異形鋼圍堰構(gòu)造施工
?。?）索塔
采用分離式倒Y型結(jié)構(gòu)，總高度為163.5m（圖6），通過(guò)三道橫梁將兩塔柱連為一體。中、下塔柱為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上塔柱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。塔柱采用非對(duì)稱(chēng)空心薄壁斷面。上塔柱斷面尺寸7.0×4.5m，壁厚1.2m和0.6m；中塔柱斷面尺寸7.0×4.5m，壁厚0.8m；下塔柱斷面尺寸由10.5×7.0m向上漸變至7.0×4.5m，壁厚1.0m。三道橫梁均為箱形斷面，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。上塔柱斜拉索錨固區(qū)采用環(huán)向預(yù)應(yīng)力，進(jìn)行了1：1的足尺模型試驗(yàn)研究。塔柱采用爬升模板逐段連續(xù)施工（圖7）。索塔錨固區(qū)孔道采用真空輔助壓漿工藝。
圖6 索塔 (單位：cm)
圖7 索塔施工
（3）主梁
圖8 鋼箱梁(單位：mm)
鋼箱梁采用扁平封閉流線形斷面，全焊結(jié)構(gòu)，除風(fēng)嘴采用Q235-B外，其余均采用Q345-D鋼材。梁高3m，梁寬38.8m，高寬比1﹕12.9（圖8）。全橋共分87個(gè)梁段進(jìn)行制造和安裝，標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)12m，梁段最大重量211.8噸。鋼箱梁設(shè)置2條中縱腹板及2條邊縱腹板，通過(guò)錨箱將斜拉索索力傳遞給邊縱腹板，然后傳至整個(gè)鋼箱梁斷面。橫隔板全橋共設(shè)置了搭接式、對(duì)接式和整體式三種類(lèi)型。鋼箱梁頂板及U形加勁肋在橫橋向根據(jù)不同的受力區(qū)域設(shè)置不同的厚度，在索塔區(qū)域、輔助墩頂區(qū)域的鋼箱梁根據(jù)受力的需要設(shè)置不同的頂?shù)装搴穸?。通過(guò)對(duì)鋼箱梁節(jié)段、最大雙懸臂、最大單懸臂、全橋合攏及運(yùn)營(yíng)階段的模型風(fēng)洞試驗(yàn)研究表明：不論在施工期間還是在運(yùn)營(yíng)期間，顫振臨界風(fēng)速均大于顫振檢驗(yàn)風(fēng)速，在長(zhǎng)遇低風(fēng)速下不會(huì)發(fā)生明顯的渦激共振。鋼箱梁外表面采用電弧噴鋁的防護(hù)體系，內(nèi)部仍采用傳統(tǒng)的油漆涂裝體系，內(nèi)部設(shè)置抽濕設(shè)備。
?。?）斜拉索
采用擠包雙層PE護(hù)層的紐絞形平行鋼絲成品拉索，共分8類(lèi)，鋼絲根數(shù)為109～253絲，最大索長(zhǎng)250.79m，重19.16t。
（5）主梁架設(shè)和施工控制
除兩側(cè)邊跨無(wú)索區(qū)、索塔區(qū)及輔助墩頂梁段須趁高水位利用浮吊吊裝外（圖9），其余梁段均采用橋面吊機(jī)懸臂吊裝（圖10），橋面吊機(jī)前后支點(diǎn)距離15m，左右支點(diǎn)間距18m。前后支點(diǎn)設(shè)計(jì)自重反力分別為990KN和-90KN。在架設(shè)過(guò)程中，采用一次張拉到位，不進(jìn)行索力調(diào)整。采用自校正理論進(jìn)行全橋線形控制，全橋合龍橋軸線偏差僅1mm，高程偏差僅3mm，梁體應(yīng)力與設(shè)計(jì)值良好吻合。
圖9 邊跨存梁
圖10吊機(jī)懸臂吊裝鋼箱梁及輔助墩設(shè)置
3、主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
項(xiàng)目建設(shè)緊密結(jié)合本橋交通量大、行車(chē)速度高、重載車(chē)多、橋面寬、河槽水深流急、漲落幅度大、主河床無(wú)覆蓋層、環(huán)境氣候較差等建設(shè)條件，精心設(shè)計(jì)、大膽創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在：
?。?）主塔墩基礎(chǔ)首次采用大型異形雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，使鋼圍堰直徑從正常設(shè)計(jì)的44米減小到33米，減小了規(guī)模，方便了施工，節(jié)省造價(jià)3977萬(wàn)元。
?。?）針對(duì)橋址區(qū)河床基本無(wú)覆蓋層、難以插打鋼管樁及鋼護(hù)筒的情況，臨時(shí)墩基礎(chǔ)首次采用深水淹沒(méi)式鋼圍堰，既作為人工覆蓋層，方便基樁施工，又作為基礎(chǔ)的組成部分，經(jīng)濟(jì)合理。
（3）斜拉索塔端錨固采用張口朝橫橋向的小半徑U形環(huán)向預(yù)應(yīng)力體系，克服了斜拉索預(yù)應(yīng)力束錨下應(yīng)力擴(kuò)散區(qū)的受力問(wèn)題。該布置形式較傳統(tǒng)的張口朝順橋向布置可節(jié)省預(yù)應(yīng)力材料數(shù)量約25%。
（4）首次進(jìn)行了小半徑U形環(huán)向預(yù)應(yīng)力伸長(zhǎng)量的研究，提出了伸長(zhǎng)量由彈性伸長(zhǎng)量、幾何伸長(zhǎng)量及附加彈性伸長(zhǎng)量組成，為確保上塔柱環(huán)向預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量提供了理論依據(jù)，并為今后規(guī)范的修訂作了有益的探索。
?。?）索塔上塔柱環(huán)向預(yù)應(yīng)力采用國(guó)內(nèi)自行研制和開(kāi)發(fā)的塑料波紋管和真空輔助壓漿工藝，為真空壓漿工藝的推廣及材料國(guó)產(chǎn)化打下了基礎(chǔ)，顯示了良好的應(yīng)用前景。
（6）首次采用自校正理論進(jìn)行全橋線形控制，取得了很好的效果，全橋合龍橋軸線偏差僅1mm，高程偏差僅3mm米。
?。?）針對(duì)大面積外露鋼箱梁防腐體系的壽命普遍較短的難點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)首次采用鋼箱梁大面積電弧噴鋁長(zhǎng)效防腐體系，增加了鋼箱梁防腐耐久性，減少了運(yùn)營(yíng)期的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。
?。?）按照結(jié)構(gòu)受力和景觀設(shè)計(jì)相統(tǒng)一的原則，采用黃金分割原理，開(kāi)展了斜拉橋索塔新穎優(yōu)美的造型設(shè)計(jì)研究。索塔造型新穎，全橋建筑造型美觀。
（9）鋼橋面板在國(guó)內(nèi)首次采用噴砂除銹熱噴鋅工藝進(jìn)行防護(hù)。
該橋獲國(guó)家優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)銀質(zhì)獎(jiǎng)、國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎(jiǎng)、詹天佑土木工程大獎(jiǎng)。
4、有關(guān)資料
橋 名：武漢軍山長(zhǎng)江大橋
橋 型：雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋
跨 徑：460m
橋 址：武漢市
設(shè)計(jì)單位：中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司、湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院
施工單位：中交第二公路工程局有限公司、中交第二航務(wù)工程局有限公司
武昌造船廠、上海浦江纜索股份有限公司
混凝土用量：149213 m3
鋼材用量：41611 t
造 價(jià)：9.4557億元
建成日期：2001年12月
