不负江水的“绿色”跨越——泸州市合江新城过江通道（白沙长江大桥）总体设计|斜拉桥|桥墩|索塔|薄壁墩|钢箱梁|长江

泸州市合江新城过江通道（白沙长江大桥）位于四川省泸州市合江县，工程全长1361.7m，大桥工程全长1321.7m。

大桥自2019年11月正式开工，已完成主桥基础、索塔、边跨主梁及引桥主体结构施工，目前正在进行中跨钢箱梁吊装施工，整个工程计划于2023年5月完成，建设工期3年7个月。大桥建成后，对加速发展长江经济带综合立体交通走廊建设，促进长江经济带发展，彻底消除渡口安全隐患，完善区域路网、改善地区交通运输条件，更好服务地方群众，都具有重要意义。

工程基本概况

大桥位于泸州市合江县白沙镇和江阳区弥陀镇之间，起点在合江县大桥镇石板井村，往南可接至国道G353，呈南北向跨越长江后向北经过鲢鱼村，终点位于弥陀镇稿子堂，再往北可通过连接线至省道S438。总体工程全长1361.7m，按双向四车道一级公路标准建设，桥梁宽度27.5m，设计时速60km。

该桥设计基准期为100年，路线及桥梁等级为一级公路，双向四车道，行车速度60km/h。主桥桥面宽度27.5m，中央分隔带布索区4.5m。荷载标准为①汽车荷载：公路—Ⅰ级；②人群荷载：3kN/m2；③设计基本风速：100年一遇的设计基本风速为34.3m/s；④地震烈度：地震基本烈度为VI度，动峰值加速度为0.050g；⑤抗震设防标准：E1 地震作用下采用50年超越概率10%的概率水准、E2地震作用下按采用50年超越概率2.5%的概率水准；⑥船舶撞击荷载：顺水流方向60000kN，横水流方向30000kN。下文简要介绍桥位处的主要建设条件。

桥位跨越珍稀鱼类保护区

地形地貌

地貌上总体属于河谷丘陵地貌。长江南岸为河流冲刷丘陵地貌，地形陡峭，斜坡高约84m，坡度约15～75°，分布高程一般在211～295m。长江北岸为河流侵蚀堆积漫滩，漫滩宽约200～350m，分布高程一般在211～228m。地势上呈南高北低。

气象特征

桥区气候属亚热带温润季风气候，年平均气温为18.2℃，年极端最高气温40.7℃，年极端最低气温-1.4℃；年平均相对湿度82.0%；年日照时数1348.9h，年日照百分率31.0%；年平均雾日数14.4天，年最多雾日数59天，年最少雾日数3天；年平均风速1.3m/s，最大风速12m/s，常向北风，强风向为北风和南风。

水文

桥区受长江上游洪水和沱江洪水的影响比较大，属较典型的山区性河段，洪水陡涨陡落，变化频繁，一般呈多峰状态。洪水多发生在6～9月，尤以7、8两月居多，洪水持续时间较长，一般为10～20d，相关数据见表1和表2。

河势条件

桥位上游约7.5km处河道为急弯，是川江渝叙段著名滩险，洪水期水流紊乱，有强大泡漩。出急弯后河道放宽，分为左右两汊。大桥桥位处距离上游江中中坝村约4km，桥位处河段较为顺直，河宽沿程变化不大，左岸分布有卵石边滩，深槽靠近右岸，该段水流平稳，流态较好，桥位区河道如图1所示。拟建大桥位置洪水期河宽约760m，枯水期河宽约530m。

图1 桥位区河道示意图

地质构造及工程地质

第一，地质构造。桥址区地处川南南北向构造带笔架山向斜东翼，合江背斜西翼北端，为一单斜构造，岩层倾向北-北北西，上桥位优势产状355°∠9°，下桥位优势产状20°∠5°，未发现断裂构造形迹，岩层连续性较好，产状平缓、稳定，构造简单。

根据本次长江左岸砂岩陡崖调查，岩体中主要发育两组主控裂隙。L1：200～210°∠70～80°，裂隙面起伏光滑，可见水平延伸>5m，垂直切深可见1～2.5m，裂隙间距1～2m，微张；另一组裂隙产状L2：275～285°∠70～80°，裂隙面起伏粗糙，可见水平延伸>2.0m，垂直切深可见1～2m，裂隙间距1～1.5m。

第二，工程地质。场地地层由耕植土层（Q4ml）、第四系上更新统冲积层（Q4al），下部为白垩系基岩（K）。按其岩性及其工程特性，自上而下依次划分为①耕植土、②粉质黏土、③卵石、④泥质粉砂岩、⑤砂岩。泥质粉砂岩裂隙较发育，以黏土矿物组成为主，含石英、长石颗粒，泥质胶结，岩质较软，强度较低。砂岩浅灰色，厚层结构,以石英、长石颗粒矿物组成为主，岩质较硬，强度较高。

珍稀特有鱼类国家自然保护区

大桥跨越长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的核心区，要求10年一遇水位下无涉水桥墩，并要求在施工期需对桥位上游100m至下游300m江段的保护区水域调整为临时实验区，减轻对保护区的影响。

兼顾经济、环保与民生综合方案

本工程路线里程短，项目单一，为跨越长江的单体桥梁工程，同时为改善地方群众出行，发展地方经济的重大民生工程，因此在总体设计时主要从以下几方面考虑：

第一，为无收费盈利的民生工程，桥型方案选择时，需在满足基本功能、受力需求前提下，以经济性为首要考虑问题；第二，本项目工程河段属于长江上游合江弥陀镇至永川松溉镇的核心保护区内,环保要求极高,在方案选择上需更加重视环保，桥墩的设置尽可能不占或少占保护区的面积。第三，跨江段桥位两岸地形差较大,呈南高北低的走势，桥位平纵线形需与地形因素相匹配、协调，避免山体的大开挖，利于环保；第四,跨江大桥涉及各项专题众多，需在各专题之间寻找平衡,提出各方均可接受的设计方案。

综合考虑桥区的建设条件后主桥选择主跨520m的混合梁斜拉桥，主桥长度为840m，跨径组合为44.2m+56m+59.8m+520m+59.8m+56m+44.2m。主桥南侧（大桥镇）接40m长路基，北侧（白沙镇）接477.7m长引桥，引桥跨径组合为10×40m+37.7m+40m。结合两岸地形不同，大桥采用1.5%的单向坡设计，可有效控制桥梁长度，降低工程造价，整个工程全长1361.7m，工程总体布置如图2所示。

图2 工程总体布置图（单位：cm)

总体布置

主桥总体布置主要受通航、行洪、珍稀特有鱼类专题、结构受力、地形限制等因素。

①通航净空尺度为362m×18m，考虑涉水桥墩宽度、防撞设施并有一定富裕后，主跨跨径至少在420m以上。

②行洪及珍稀特有鱼类专题要求在10年一遇水位下（江面宽度约700m）尽量不设或少设桥墩，以降低涉水桥墩在施工、运营期对环境及行洪的影响。

③大桥南岸地形较高，主桥边跨长度受限，控制在160m左右，边中跨比受到一定限制。

综合考虑上述因素后，确定主桥采用44.2m+56m+59.8m+520m+59.8m+56m+44.2m的七跨连续混合梁斜拉桥，在10年一遇水位下有4个涉水桥墩，并考虑在枯水期施工期仅有1个涉水墩，且4个涉水墩承台均置于河床面以下，最大程度地保护了长江的水资源环境。

主桥为双塔独柱中央平行索面混合梁斜拉桥，采用塔、墩、梁固结体系，在辅助墩处、过渡墩处，设置单向、双向活动支座。

主梁设计

中跨钢箱梁采用带风嘴的扁平流线型截面，梁顶宽27.5m（不计风嘴），底板宽17.2m，梁高3.5m，风嘴长度为1.5m。钢箱梁顶板厚18mm，底板厚14mm、18mm、22mm、25mm，中纵腹板30mm、36mmm。顶板U肋厚300mm×170mm×8mm，高度300mm，间距600mm；底板U肋厚400mm×250mm×8mm，高度260mm，间距800mm。横隔板标准间距3.1m，板厚12mm、16mm。钢箱梁内设置2道中纵腹板，间距2.29m，斜拉索通过锚拉板焊接锚固于中纵腹板上。钢箱梁标准节段长度15.5m，最大吊装重量330t。钢箱梁钢板采用Q345qD钢种，中纵腹板采用Q345qDZ15钢种,锚拉板采用Q690qDZ35钢种。

边跨混凝土梁采用单箱5室断面，箱梁外观与钢箱梁保持一致，中心线处梁高3.525m，顶板宽27.5m，箱底板宽17.2m。标准段顶板厚为30cm，底板厚为26cm，中腹板厚为40cm，边中腹板厚为35cm。每8m设一道厚40cm的横隔梁。主梁采用C55混凝土，主桥主梁标准横断面如图3所示。

图3 主桥主梁标准断面图（单位：mm)

钢混结合段连接形式为部分连接承压传剪式，采用带钢格室、PBL剪力键的后承压板结构形式，钢混结合段长度5.5m；钢格室长度2m，钢箱梁加强段3.5m。从填充混凝土应力分散所需的必要面积、格室内进行焊接的空间、预应力钢筋张拉及锚固作业空间、填充混凝土施工的方便性及构件加工制作可行性等因素，钢格室高度取为85cm。

斜拉索设计

斜拉索采用钢丝为7mm的高强度、低松弛平行钢丝拉索，全桥共128根斜拉索，最长约271m，最大规格为LPES7-253，单根最大重量（不计锚具）约为36.7t。根据索力分为LPES7-163、LPES7-187、LPES7-199、LPES7-211、LPES7-223、LPES7-241、LPES7-253 共 7 种规格。

斜拉索两端配装冷铸锚，内为黑色PE、外为彩色PE双护层，挂索张拉完毕，斜拉索塔端锚具表面采用氧化聚合型包覆防腐蚀技术（简称OTC）长效防护。

索体张拉完毕后，缠包PVF胶带可有效防止雨水等在PE开裂后渗入到钢丝内，还可以隔离臭氧及紫外线等对PE的侵蚀，大幅度提升索体耐久性，延长拉索的使用寿命。

主塔及基础设计

索塔采用中央独柱塔，钢筋混凝土结构，塔墩梁固结体系，下塔柱非防撞区采用顺向分离式双肢薄壁墩，防撞区将分离式薄壁墩连为整体，上塔柱无索区采用矩形断面，锚索区采用日字形断面。大桥镇侧索塔总高为169.92m，白沙镇索塔总高度为162.83m，整个索塔造型挺拔、向上。

图4 主桥基础平面图（单位：cm）

主塔采用C55混凝土，上塔柱标准截面尺寸为4.5m×9.0m，斜拉索锚固区横桥向尺寸向外凸至5.7m；下塔柱非防撞区单肢墩截面尺寸为9.2m×3.5m，防撞区截面尺寸为9.2m×10.2m，主塔一般构造如图5所示。

图5 主塔一般构造图（单位：cm）

主塔承台采用圆形截面，直径为34m，承台厚度7m，承台上设顶面直径14m，底面直径18m，厚度为2m的塔座。单个承台下设19根直径2.8m的钻孔灌注桩基础，梅花形布置，桩间净距3.0m，主桥基础平面如图4所示。桩长根据地质及受力，大桥镇侧为41m，白沙镇侧为42m，以中风化砂岩、泥质砂岩为持力层，按嵌岩桩设计。

过渡墩、辅助墩及基础

过渡墩、辅助墩采用主塔下塔柱风格一致的墙式墩，横向截面尺寸统一为9.2m，顺桥向根据各自墩高受力不同分别选择2m、2.5m、3.5m三种。承台均采用矩形承台，厚度根据桩径及受力需要选择3m、3.2m、3.5m三种。每个承台下设6根钻孔灌注桩，桩径为2.0m、2.2m、2.5m三种类型。桥墩、承台采用C40 混凝土，桩基采用C35混凝土，主桥辅助墩一般构造如图6所示。

图6 主桥辅助墩一般构造（单位：cm）

引桥设计

北岸引桥考虑长度较短，引桥跨径选择需考虑与主桥辅跨协调性、经济性、施工等因素，选择40m跨径的预制T梁方案，结构成熟，易于标准化、装配化施工，同时与主桥边跨末跨跨径44.2m基本协调一致。引桥下部结构采用T形墩结构，墩型采用薄壁墩，与辅助墩、过渡墩、主塔下塔柱风格一致，使整个工程的设计元素相统一，景观协调性更好，引桥下部一般构造如图8所示。

图7 引桥标准横断面（单位：cm）

图8 引桥下部一般构造（单位：cm）

绿色环保的设计创新

第一，主桥采用双塔独柱中央平行索面混合梁斜拉桥，使大桥更为简洁、现代、美观，可改善索梁锚固构造的受力，便于加工制作,建成后将成为世界上最大跨径的中央平行索面斜拉桥。

第二，钢箱梁采用风嘴参与受力的扁平流线型整体断面，可节约钢材用量。同时使钢箱梁的整体性、密闭性更优，利于运营期的除湿、养护。

第三，主桥采用双塔独柱圆形承台基础,最大程度降低了水中结构在施工期和营运期对长江珍稀鱼类资源的影响,更利于环保。

第四，结合桥位区南高北低的地形条件，主桥合理采用塔-墩-梁固结加单向纵坡（1.5%）的约束体系，既能有效减短桥梁长度，同时可降低山体开挖高度，体现绿色环保性和经济性。

本文刊载 / 《桥梁》杂志

2022年第5期总第109期

作者 / 吴明远刘国强崔立川

作者单位 / 中交公路规划设计院有限公司

泸州市交通建设工程服务中心