基本介紹

劉家峽大橋橋梁寬度在同規(guī)模橋梁中比較窄，采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為懸索橋橋塔。劉家峽大橋橋塔造型及以橋塔為中心的景觀設(shè)計(jì)具有濃厚的民族文化特點(diǎn)，這些獨(dú)特的條件、獨(dú)具匠心的設(shè)計(jì)和其它地形、地質(zhì)等原因一起使本橋特色鮮明。

在設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)下，跨中理論垂度為48.7m，垂跨比約為1:11，主纜中心距15.6m，吊索標(biāo)準(zhǔn)間距8.0m。采用桁式加勁梁，正交異性板橋面，弦桿中心高4m，弦桿外緣間全寬16.122m；錨碇為三角框架式混凝土重力錨體，矩形、倒坡擴(kuò)大基礎(chǔ)；橋塔采用鋼管混凝門式框架，塔柱為等壁厚圓形鋼管混凝土截面，共設(shè)兩道橫梁；主纜采用預(yù)制平行鋼絲股（PPWS），每根主纜為44股，每股含127根φ5.2mm鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，空隙率在索夾處取18%，索夾外取20%，相應(yīng)主纜外徑分別為429.3mm、434.6mm。大橋主纜擬采用預(yù)制索股法架設(shè)，其基本程序是利用拖拽法牽引導(dǎo)索過河，再用引渡索引過橋塔，架設(shè)牽引索和貓道，利用貓道上的滾輪拖拉全部預(yù)制索股就位。

技術(shù)難點(diǎn)

劉家峽大橋橋面較窄，為增加耐久性和降低造價(jià)，采用鋼橋面板，為解決山區(qū)橋梁加勁梁運(yùn)輸問題，加勁梁采用鋼桁梁，橋梁較輕，抗風(fēng)問題非常突出；由于大多重要受力構(gòu)件均為鋼結(jié)構(gòu)，需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)疲勞進(jìn)行研究；本橋位于劉家峽庫區(qū)，水位變幅較大，岸坡陡峻，需對(duì)橋址巖體特性及岸坡穩(wěn)定性進(jìn)行專題研究；由于兩岸覆蓋層厚度和岸坡坡度不同，通過局部場地效應(yīng)分析，兩岸地震動(dòng)參數(shù)不同，需要對(duì)非一致激勵(lì)下橋梁地震反應(yīng)進(jìn)行研究，并研究粘滯阻尼器和風(fēng)扣的不同參數(shù)對(duì)桁式加勁梁懸索橋抗震性能的影響，以確定合理的抗震體系，并對(duì)鋼管混凝土橋塔抗震性能進(jìn)行較為深入的研究。該橋技術(shù)特色和主要技術(shù)突破如下：

1、通過地質(zhì)調(diào)繪、地質(zhì)勘探（深水鉆探、橋塔處深孔、水位變動(dòng)區(qū)和錨碇處平硐）、原位和室內(nèi)試驗(yàn)、水庫塌岸預(yù)測等掌握橋址處巖體力學(xué)參數(shù)和工程地質(zhì)環(huán)境條件。為錨碇、橋塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，使橋塔及錨錠位于穩(wěn)定邊坡線以內(nèi)，確保大橋安全。深水鉆探時(shí)最大水深達(dá)40余米。

2、分自然狀態(tài)和考慮荷載作用下兩種大的工況，分別采用強(qiáng)度理論、變形理論對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，提升了邊坡穩(wěn)定分析的手段和技術(shù)。

3、進(jìn)行了大橋非線性地震響應(yīng)時(shí)程分析，確定了適宜于本橋的粘滯阻尼器參數(shù)，同時(shí)研究設(shè)置風(fēng)扣對(duì)桁式加勁梁懸索橋抗震性能的影響，就阻尼器設(shè)置的必要性進(jìn)行分析論證。分析比較多點(diǎn)線性一致激勵(lì)、多點(diǎn)非線性一致激勵(lì)以及多點(diǎn)非一致激勵(lì)下鋼管混凝土橋塔、主纜和加勁梁等控制截面的內(nèi)力和位移響應(yīng)時(shí)程結(jié)果，可為強(qiáng)震區(qū)大型橋梁的設(shè)計(jì)提供借鑒。

4、建立4要素自動(dòng)觀測氣象站，對(duì)橋址風(fēng)速、風(fēng)向進(jìn)行研究，并利用橋址附近10個(gè)地面觀測站的歷史觀測資料，進(jìn)行了數(shù)值風(fēng)洞計(jì)算。為甘肅首次為橋梁建設(shè)設(shè)置氣象站，并首次結(jié)合橋位氣象站實(shí)測和“虛擬氣象站”法，形成合理的橋址風(fēng)流場研究方法。

5、采用水平翼板+下中央穩(wěn)定板+車行道欄桿局部封閉改變風(fēng)場，提高橋梁顫振穩(wěn)定性。

6、由于橋塔、主纜系統(tǒng)、橋面板、主桁均采用鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了專題研究，并結(jié)合本橋受力特點(diǎn)，對(duì)規(guī)范規(guī)定的主纜、吊索安全系數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。

7、采用伊斯蘭民族建筑風(fēng)格的鋼管混凝土橋塔，以橋塔為中心進(jìn)行了全橋景觀設(shè)計(jì)，并在兩岸設(shè)置了觀景平臺(tái)，橋梁美學(xué)在該橋設(shè)計(jì)中得到了充分的重視，增強(qiáng)了大橋的社會(huì)效應(yīng)。

8、鋼管混凝土橋塔為世界上較大直徑的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，也為世界上將鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為懸索橋橋塔，對(duì)鋼管與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行了專題分析，可為超大直徑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒。

9、加勁梁主桁、橫聯(lián)采用新型焊接整體節(jié)點(diǎn)，除主桁弦桿采用焊接箱形桿件外，其余桿件均采用標(biāo)準(zhǔn)熱軋H形型鋼，減少了加工制造量并提高了質(zhì)量，符合國內(nèi)外桁梁設(shè)計(jì)新思路。

10、氣動(dòng)翼板采用航空專用材料PPS板，纜索錨固系統(tǒng)拉桿采用35GrMnGiA、高強(qiáng)螺栓采用35VB、厚鋼板采用Z向性能鋼材等，全橋共計(jì)使用數(shù)十種新型、優(yōu)質(zhì)材料，使新型材料得到了集中的應(yīng)用和展示。