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1、万州长江二桥总体方案设计王东民（铁道第一勘察设计院桥隧处 兰州 730000 0931-4933693）内容摘要 重庆市万州区地处长江三峡水利枢纽工程库区腹地，长江二桥在城市总体规划中占有重要地位，其工程建设实施将有利于迁建安置计划顺利实施、促进经济高速发展、完善城市交通布局，同时工程实施必须考虑三峡工程一期蓄水对大桥建设的紧迫要求，受地形、蓄水、通航等条件制约，本桥建筑高度很高、主桥要求跨度大，对投资控制及工期等方面也提出了很高要求，主桥无论采用何种桥式方案均为大跨桥梁结构，技术难度大、要求高。关键词 万州长江二桥 桥位及桥式方案比选 构造设计特点 方案实施设想一、工程概况重庆市万州区地处长
2、江中上游结合部、著名的三峡水利枢纽工程库区腹地，濒临举世闻名的长江三峡，是四川省及重庆市通往长江中、下游的重要通道，素有“川东门户”之称，历来是渝东、陕南、鄂西、黔东北等地区的物资集散地和水陆交通枢纽，是长江流域的主要港口之一，川江第二大港。万州区上距重庆市主城区327km，下距湖北省宜昌市321km，地理位置为东经1075222至1085325，北纬302425至311458之间。 万州区依山傍水，是一座风景优美的江城，其建制始于东汉，迄今已有1800多年历史，曾是文人荟萃之地，也是兵家必争之地，历经沧桑，遗流下不少具有历史价值的文化古迹，历史文化悠久，自然景观、人文景观交相辉映。万州之“万
3、”字始于北周之万川郡，因地处四川盆地东缘，长江流经至此，汇集盆地西部诸水由夔门东下，杜甫诗云：“众水汇涪万，瞿塘争一门”，作为万川必集之地，因而名万川郡，历史上又几易其名（万州、万县等），1997年成立重庆直辖市后成为重庆市重要的一个区，建设目标是成为重庆直辖市第二大都市。万州区东有都历山、西背太白岩、南临翠屏山、北依天城山，长江干流自西向东横穿全境，河网密度大，水利资源丰富，境内地势变化极大、高低悬殊，以山区地貌为主，形成群山怀抱、长江穿城而过的自然景观，长江蜿蜒曲折、气势磅礴，以丰富独特的景观展现了具有江城特色和山城风貌的城市特点，全区幅员面积3457km2，1998年底全区总人口为165
4、.1万人。 长江三峡水利枢纽工程是举世瞩目的跨世纪工程，该工程建成后将在我国国民经济建设中发挥巨大的作用，随着三峡工程的开工建设，也给万州的经济发展带来了前所未有的历史发展机遇，三峡工程建成后，由于水位的升高，水深、流态和航行条件的改善，万州港将成为长江上游的深水港口，万吨级船队可直抵万州。三峡大坝距万州城区约290km，三峡工程正常蓄水后万州辖区范围各项主要实物淹没指标均占全库区的三分之二，人口迁移数量占三峡库区移民总人数的四分之一以上，建成区面积将淹没70以上，淹没损失极大，移民搬迁安置任务繁重。围绕城市迁建而开展的一系列工程建设，不但是保证三峡工程顺利实现各期蓄水及发电要求的重要组成部分
5、，而且使万州的城市布局、基础设施得到较大改善，促进万州产业结构的调整和发展。 三峡工程开工建设以来，作为该项工程成败关键之一的库区淹没范围移民搬迁安置工作也在有序进行，取得了显著成就，但是，由于万州区地处山区，城市布局沿长江两岸依山而建，人口众多，地形狭长，而目前仅有一座长江大桥（属上海拉萨318国道改建工程跨江需要所建桥梁，主要功能为过境桥梁）的现状根本无法满足城市建设发展的需要，对搬迁安置工作也造成非常不利的影响，进行第二座长江大桥的建设已十分必要和紧迫，将为城市的继续稳步发展和交通体系的基本完善提供必要保证，是实施万州总体规划的重要组成部分，有利于拉开城市格局，扩大城市范围，改善交通布局
6、，扩展移民安置容量，减轻动迁难度，并有利于万州港口的合理布局。 二、主要技术规范、参考标准及技术标准 、主要技术规范、参考标准 1、公路工程技术标准( JTJ00197) 2、公路桥涵设计通用规范( J T J 0 2 1 8 9 ) 3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ02385 ) 4、公路桥涵地基与基础设计规范( JTJ02485) 5、公路桥涵钢结构及木结构设计规范( JTJ02586) 6、城市桥梁设计准则(CJJ93) 7、公路路线设计规范(JTJ01194) 8、公路路基设计规范(JTJ01395) 9、城市道路设计规范(CJJ3790) 10、公路水泥混凝土路面
7、设计规范(JTJ01295) 11、公路斜拉桥设计规范( 试行) (JTJ02796) 12、公路工程抗震设计规范(JTJ00489) 13、大跨度悬索桥主缆股技术条件(征求意见稿)中华人民共和国交通部 14、公路桥梁抗风设计指南人民交通出版社 15、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-89）16、钢结构设计规范（GBJ1788）、主要技术标准 1、道路类型: 城市快速主干道 2、行车速度: 60km/h 3、设计荷载: 汽车超20级；验算荷载: 挂车120 4、桥面宽度: 15m 23m（桥型构造宽度） 5、桥面纵坡及横坡: 纵坡3 ，横坡为向外双向横坡2 6、通航水位: 按三峡水库正常蓄水
8、位同时推算桥址处回水 8、通航标准: 一级航道，通航净空高度24m，净宽300m 9、地震烈度: 度，考虑本桥为特殊重点大桥，按度设防 10、本工程采用北京坐标系统及黄海高程系统 三、桥位选择 围绕本桥性质及其使用功能要求，在桥位方案选择中，由于已建长江大桥（万县长江大桥，318国道过境桥梁）位于万州区长江上游，因此，本桥不宜再向上游选择桥位，设计中结合城市布局及发展规划要求，在已建长江大桥下游约20km范围内进行了大范围的桥位方案比选。根据城区地形特点、发展现状及远景发展规划、移民安置规划等特点，结合水文及工程地质条件、通航、路网规划、接线关系、施工条件、投资等方面进行全方位综合比较，经比较
9、筛选后分别选择了聚鱼沱、袁家登及青草背三个桥位方案进行重点方案比选。 经综合比较，将聚鱼沱桥位作为推荐桥位方案，该方案较好地体现了建桥目的，有利于两岸枇杷坪及陈家坝两个小区的土地开发，满足库区三期移民安置需要，桥位处江面较窄，主桥跨度相对较小，桥长较短，工程地质条件相对较好，工程投资较低，且桥位方案已避开港区，有利于万州码头的建设，符合城市远景规划的要求，该桥位也是城市远景规划桥位方案，其它两个桥位从建桥后的作用、建设条件、与规划港区关系等方面综合考虑，不具备竞争优势。 针对推荐桥位方案，勘测设计中又进行了细致的局部方案比较，力求使桥位方案（桥轴线）的确定更加合理可行，既要考虑地形地质条件，尽
10、可能避开或减少两岸大量存在的滑坡体、变形体等不稳定山体对桥梁结构的影响，符合企事业搬迁及移民安置工作的整体计划安排，减少征地拆迁影响，尤其是要控制淹没线以上范围的征地拆迁工作量，确定合理的桥位轴线方案。四、自然概况 万州区位于我国二级阶地的东侧，长江中上游结合部，为四川盆地向秦巴山地和云贵高原的过渡区，山间丘陵地形，长江横穿万州城区，沿长江及其支流近岸地带地势低缓，稍远则逐渐抬高，区域内地形差异较大。万州长江二桥推荐的聚鱼沱桥位方案两岸为缓倾的河谷斜坡，自然坡度1525 ，两岸边基岩裸露形成陡坎，枯水期河床宽度约350m 。长江在万州境内长约20km，本河段属大型山区河流稳定地段，河道较为顺直
11、，多年平均流量13700m3/s，年平均径流量4335亿m3，三峡水库蓄水后，桥址处正常蓄水位为175.2m（吴淞高程）。 万州境内山峦起伏，岭谷相间，其地形基本特征是浅切宽谷的山间丘陵地形，地貌单元主要有侵蚀堆积河漫滩、阶地和构造剥蚀低山丘陵两种地貌类型，受地层岩性影响，区域内地形差异较大，受深切冲沟及宽缓沟谷的切割形成台状和条带状地貌，由于区域地壳上升及洪水期江水冲刷掏蚀，使得江边大部分地段岸坡崩塌后移，砂岩多形成陡坡或陡崖，粘土岩则形成宽缓平台或缓坡，部分地段河槽紧束，江面较为狭窄，是修建跨江建筑较为理想的地段。河床高程一般低于100m，长江两岸基本为冲刷岸，分布一级阶地，稍高部位发育滑
12、坡体及现代变形体，沿长江两岸大量分布，桥位区地层砂岩中裂隙比较发育，在一些高陡的边坡，经风化卸荷作用，砂岩垂向裂隙发育，形成较多的危岩和崩塌体等，地表卸荷及风化作用加大了纵剪裂隙和横张裂隙的规模。 推荐桥位方案北岸大多基岩裸露，南岸除个别钻孔揭示覆盖层较深外，其余较薄，桥位区地质构造相对稳定，未发现断层和规模较大的破碎带，裂隙主要出现在砂岩中，但岩体破坏轻微，强风化带厚度相对较小。北岸枇杷坪滑坡处于稳定状态，对大桥影响不大，聚鱼沱变形体与大桥分属不同的地质单元，其稳定与否对大桥无影响，康家坡变形体离桥轴线近，但它的变形方向背向大桥，对大桥影响不大，两岸其余滑坡体、变形体对大桥均影响不大。 五、
13、桥式方案选择比较 、总体设想 根据地形地貌、工程地质及水文条件，同时考虑规划、通航要求及接线条件进行桥跨方案的合理选择，方案选择中主要遵循以下原则进行： 1、满足通航、立交、接线及其它有关规划要求 2、结构新颖、造型美观、经济实用、施工相对简单，并力求在结构形式上与万州区已建长江大桥及“万宜”铁路跨越长江大桥有显著区别 3、减少或避免水中基础施工，加快施工进度，降低施工费用 4、优化各种设计施工方案，控制工程投资及施工工期 在本桥可行性研究及初步设计阶段，进行了多种桥跨结构形式的综合研究比较，根据工程特点，主桥重点考虑悬索桥及斜拉桥设计方案，引桥以40m跨度型简支梁为主。已建长江大桥主桥为钢筋
14、混凝土箱形拱桥，为避免桥型雷同，本桥不再进行类似结构比较，同时拱桥结构也会增大船舶撞击拱圈的可能性，本桥地形特点也不适宜修建拱桥，其它桥型从结构受力、跨越能力、工程投资等方面考虑也不宜采用。本桥对工程投资控制十分严格，而主桥投资在整个工程中占有很大比重，在保证安全前提下，结合桥梁技术特点采取切实可行的设计施工措施，将对控制整个工程投资起到重要的保障作用。 、桥式方案及主要构造特点1、主桥悬索桥方案 根据地形、地质及水文等条件，对主桥悬索桥方案进行了多种跨度的方案比较，为控制工程投资，均按单跨悬索桥进行设计，各桥位方案悬索桥的跨度合理选择范围在500m720m之间，蓄水位影响及锚碇设置位置是其主
15、要控制条件，对推荐桥位则分别考虑了500m和580m两种桥跨方案。根据悬索桥技术特点及本桥具体条件考虑，主桥加劲梁方案的合理与否对保证整体设计方案的先进合理具有十分重要的作用，需作重点研究比较，从使用性能要求、施工条件、工期要求、航道管理等方面综合考虑，加劲梁采用钢结构方案，均按整节段制造、现场节段架设连接方案进行设计，设计中分别就扁平钢箱梁、钢桁梁和空间钢管桁架三种各具特点结构形式的综合研究比较： 、扁平钢箱梁加劲梁在国内外大跨度悬索桥设计中得到了广泛应用，技术成熟、结构整体性好、抗风阻力小、空气动力稳定性好、上部结构整体重量轻，有利于其它相关工程量的有效控制，但钢箱梁整体用钢量大，单位加工制造费用高，对相应桥面铺装易开裂、施工复杂及费用高问题也需高度重视。 、钢桁梁也是常用悬索桥加劲梁结构形
