矮寨大桥(Ai’zhai Bridge),是中国湖南省湘西土家族苗族自治州境内的高速通道,位于德夯大峡谷之上,是吉首市西北部公路的构成部分,也是包头—茂名高速公路(国家高速G65)关键控制性工程。
矮寨大桥于2007年10月28日动工兴建;于2011年8月20日完成主桥合龙工程,大桥全线贯通;于2012年3月31日通车运营,并举行通车仪式。
矮寨大桥西起坡头隧道,上跨德夯大峡谷,东至矮寨三号隧道;线路全长1779米,主桥全长1414米;桥面为双向四车道高速公路,设计速度80千米/小时。
建设历程
2012年3月31日,矮寨大桥通车运营
2004年,矮寨大桥进行大桥踏勘、设计等工作。
2006年6月25日,湖南省交通运输厅组织关于矮寨大桥的技术设计预评审工作。
2007年10月24日,中国共产党湖南省委员会在长沙召开了关于矮寨大桥技术方案专家研讨会;10月28日,矮寨大桥动工兴建。
2008年11月8日,矮寨大桥上部构造安装方案技术研讨会在长沙举行,各专家对上部构造安装方案进行了研讨。
2009年3月1日,矮寨大桥进行茶洞岸索塔建设工作;12月9日,矮寨大桥完成轨索移梁法主桁架设节段足尺模型试验。
2010年3月10日,矮寨大桥完成重力锚施工建设工作;3月28日,矮寨大桥完成先导索牵引工作;7月18日,矮寨大桥进行主缆架设工程;10月20日,矮寨大桥完成主缆架设工作。
2011年2月23日,矮寨大桥完成吊鞍;4月10日,矮寨大桥进行钢桁梁架设工程; 8月20日,矮寨大桥完成主桥合龙工程,大桥全线贯通;9月17日,矮寨大桥完成桥面板安装工作;10月29日,矮寨大桥完成主桥沥青铺设工作;11月10日,矮寨大桥完成吊索涂装工作;12月29日,矮寨大桥完成成桥荷载试验工作。
2012年3月18日,矮寨大桥进行灯光试验工作;3月31日,矮寨大桥通车运营,并举行通车仪式。
2013年5月1日,矮寨大桥进行观光电梯试运行;10月1日,矮寨大桥进行观光电梯防雷测试工作。
桥梁位置
矮寨大桥位于中国湖南省湘西土家族苗族自治州西北部,位于德夯大峡谷之上,距吉首市约20千米,西起坡头隧道,上跨德夯大峡谷、矮寨大桥景区,东至矮寨三号隧道;包头—茂名高速公路(国家高速G65)。
建筑设计
建筑结构
整体布局
矮寨大桥分别有由主桥、两座桥塔、缆索、锚碇、吊杆、接线隧道组成;主桥路段呈西北至东南方向布置。
设计理念
矮寨大桥采用了独特的主体结构艺术造型,其两侧山头依势而建的索塔、加劲钢桁梁直接与悬崖上的隧道相连,依地质地形条件巧妙设计的隧道锚及重力锚均与周边秀丽的自然景观非常协调;同时,桥塔顶端采用牛头图案,该图案为当地民族的崇拜物和吉祥物,象征着人民的谦和与善良、坚强与上进,两山对峙的牛角状桥塔与张拉的弧形悬索浑然一体,以此形成当地的标志性建筑物。
设计特点
结构特点
总体
①矮寨大桥为双塔钢桁加劲梁单跨悬索桥,采用塔梁分离式结构布局,钢桁梁两端支承于两岸岩体上,桥梁直接与隧道相接,其中茶洞岸塔基位于隧道上方。
②主梁桥台处设竖向支座、水平弹性支座及横向抗风支座。
主梁
①主梁采用通透性桁架结构,钢桁加劲梁由主桁架、上下平联、横向桁架组成;上下平联采用K形体系,主桁片上、下弦杆、横梁上 、下弦杆采用箱形截面, 腹杆及上 、下平联均采用工字型截面。
②正交异性钢桥面采用纵向工字梁与正交异性桥面板的结合形式,桥面板采用正交异性钢桥面板, U形肋加劲,桥面铺装采用环氧沥青。
③混凝土桥面板采用纵向工字梁与混凝土桥面板的结合形式,钢纵梁简支在主桁横梁上弦杆上,桥面板采预制混凝土板, 桥面板通过接缝处纵梁上的剪力钉与纵梁相结合。
桥塔
①索塔采用门式框架赶紧混凝土空心房主结构形式,由分离式扩大基础、塔座、塔柱、上横梁和中横梁组成。
②茶洞岸采用钢筋混凝土结构,塔柱横桥向由上向下竖直,塔柱设上横梁,塔柱底设塔座并坐落在分离式扩大基础上;吉首岸索塔采用钢混土组合结构,塔柱横桥向由上向下向外倾斜,塔柱设上、中两道横梁,塔柱底设塔座。
③塔柱采用预应力混凝土横梁,钢绞线直线布置,横地面成拱形;扩大基础为C30赶紧混凝土结构,塔座和塔柱为C55钢筋混凝土结构,上、中横梁为C55预应力混凝土结构。
缆索
①主缆采用预制平行钢丝索股,单根索股由镀锌平行钢丝组成,索股截面为正六变形,用定型捆扎带绑扎,两端设热铸锚头。
②主索鞍采用铸焊结合型结构,散索鞍鞍体采用铸焊结合的结构方案。鞍槽用铸钢铸造,鞍罩内设一台除湿机,以保持鞍罩内空气的干燥。为主缆检修人员通行,在主缆顶面设主缆检修道;散索鞍为摆轴式,鞍体采用铸焊结合的结构方案。
③吊索选用骑跨式钢丝绳,吊索两端锚头采用叉形热铸锚,索夹采用铸钢铸造,左右对合型,两半索夹用螺杆连接夹紧,接缝处嵌填橡胶防水条。
锚碇
吉首岸锚碇为重力式锚碇,分为锚块、散索鞍支墩及基础、前锚室、后锚室四部分;茶洞岸锚碇为隧道锚,分锚塞体、散索鞍支墩及基础、前锚室、后锚室及明洞五部分组成。
设计参数
矮寨大桥线路全长1779米,主桥全长1414米,采用(113+1228+73)米跨径布置,宽度为24.5米,桥面高度为355米。主梁宽1000.5米,高7.5米,钢桁加劲梁全宽27米,桁高7.5米, 桁宽27米, 小节间长度7.25米,大节间长度14.5米。吉首岸塔高123米,茶洞岸塔高66米,其底面距隧道顶部距离约44米。主缆横桥向间距为27米,矢跨比为1/9.6,采用(242+1176+116)跨径布置,单根主缆长度1637.807米,单束索股由91丝直径5.1毫米钢丝组成,索股束数为234束。吉首岸锚碇锚体长度25米,水平交角42.5度,茶洞岸锚碇水平交角38度,锚体长度45米。
设备设施
照明系统
截至2013年3月,矮寨大桥共装有近2000盏照明彩灯,其中,主缆设有200余盏,钢衍梁设有1668盏,索塔设有80盏,总投资600余万元人民币。
观光设施
截至2019年8月,矮寨大桥设有观光通道及观光平台,为游客提供既能领略大桥雄伟风姿,又能俯瞰矮寨公路奇观的绝佳场所。
运营情况
票价票制
2012年3月31日,矮寨大桥通车运营,大桥为吉首—茶洞高速公路(国家高速G65)组成部分,并按其要求规范进行收费。
建设成果
技术难题
建设难题
矮寨大桥主要难题为:
1、地形险要,桥面到峡谷底高差达355米,两岸索塔位置距悬崖边缘仅70至100米;
2、是地质复杂,桥位处存在岩堆、岩溶、裂隙和危岩体等不良地质现象;
3、气象多变,峡谷多雾,瞬间最大风速极大,严重影响施工测量和主缆架设;
4、吊装难,主缆及钢桁梁在距谷底355至400余米高空架设,单件吊装总量近2万吨;
5、运输难,土建工程运输量大,仅钢材、水泥、砂石等材料与施工。
技术创新
矮寨大桥主要创新技术为:
1、首创了塔与梁分离式悬索桥新结构,实现了结构与自然完美融合。为山区桥梁建设提供了一种极具竞争力的桥型布置方案。
2、研发了应用“CFRP-RPC”新材料的高性能岩锚体系,解决了传统岩锚埋深大和耐久性差的问题,攻克了大吨位碳纤维索锚固的难题。
3、开发了结构与山体系统稳定技术,对茶洞岸山体应力和变形进行了理论分析和施工期全过程实时监测,论证了山体在复杂受力状态下的稳定性。
4、首创了“轨索滑移法”悬索桥主梁架设新工艺,研制了“轨索滑移法”悬索桥主梁架设新装备,解决了山区悬索桥主梁架设难题,被世界公认为悬索桥主梁架设的第4种方法。
5、开发了悬索式现场风观测新装备,解决了复杂峡谷风场的现场观测难题,确保了新装备的测试精度。
6、大桥成果解决了山区大跨度悬索桥设计与施工的诸多难题,有力地推动了山区桥梁技术发展。项目成果还成功应用于虎跳峡金沙江大桥与绿汁江大桥等工程。矮寨大桥比邻“精准扶贫”的首倡地十八洞村,大桥凭借其卓越的影响力,每年为当地增加旅游收益5000余万元,是践行精准扶贫典范工程 。
科研成果
文化特色
国际低空跳伞节
2012年9月14日,“2012年首届湘西矮寨大桥国际低空跳伞节”在矮寨大桥举行,该次跳伞节有来自13个国家的40名运动员参与。
观光电梯
截至2013年3月,矮寨大桥设有观光电梯,该电梯采用贴山钢结构井架的方式修建,设4台R型观光电梯并列分体运行,采用曲面玻璃类型,具有视野宽广的特点,为游客提供了观览矮寨大桥景色的便捷。
《中国的地形》
2013年,在审定的湘教版八年级上册《地理》教材中,其第二章《中国的自然环境》的第一节《中国的地形》(第28页)收录有矮寨大桥的图片,并附有大桥地理位置和基本情况介绍,让学生了解矮寨大桥壮举。
2016吉首鼓文化节
2016年10月15日,在“天下鼓乡”矮寨景区,人们以蓝天为屏,青山作幕,雄伟壮观的矮寨大桥为景,举行“2016吉首鼓文化节”,湘西苗族鼓舞与来自中国国内外的多支鼓队互动交流,让人们寄情于山水间,欣赏了一场世界鼓文化争鸣的视听盛典。
矮寨马拉松大赛
2019年10月26日,2019吉首·矮寨大桥国际马拉松赛在吉首市矮寨奇观景区鸣枪开跑,该届赛事以“跨越奇迹、悦跑湘西”为主题,设置全程马拉松、半程马拉松、微型马拉松三个项目,并以“矮寨大桥”为地标核心,全程途经吉斗、矮寨、坪朗、矮板、德夯等五个苗寨,领略苗寨风土人情。
来源:百度百科
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