荊州長江大橋

位於長江水道之上

荊州長江大橋(Jingzhou Yangtze River Bridge),是中國湖北省荊州市境內連接沙市區與公安縣的過江通道,位於長江水道之上,是中國湖北省”九五 期間交通重點建設項目,也是接合207國道跨越長江的咽喉工程。

荊州長江大橋於1998年3月28日動工興建;於2001年11月26日完成主梁合龍工程,大橋全線貫通;於2002年10月1日通車運營,並舉行通車典禮。

荊州長江大橋北起荊州互通,上跨長江水道,南至荊州北互通;線路全長8.860千米,主橋全長4.178千米;橋面為雙向四車道一級公路,設計速度為100千米/小時;項目總13.73億元人民幣。

橋樑概況


荊州長江大橋(公路)位於湖北省荊州市,是207 國道跨長江的一座特大型橋。橋位處江面寬約3000米,江中有一沙洲,稱為三八洲。三八洲將橋位分為南北兩汊,其中北汊寬約700米,南汊寬約450米,三八洲長約1100米。橋樑全長為4 177. 60米。
荊州長江大橋建立於2002年3月28日,於2002年10月1日正式通車。大橋構成複雜,技術含量高,橋樑結構包攬國際國內大跨度橋樑多種形式,被國內橋樑專家譽為“中國橋樑建設的博物館”。
過去,荊州長江汽車渡口,每天擺渡的車輛5000多輛,整日擺著長蛇陣,207國道上的旅客時常因異常天氣望江興嘆,滯留荊州。荊州長江大橋的建成,宣告207國道全線貫通,溝通了湘鄂兩省,使中原地區形成一條南北公路交通大動脈,對促進兩湖平原的經濟發展,推動荊州市城市建設以及長江防汛抗洪等都將發揮重要作用。

重要參數


荊州長江大橋北汊通航孔橋為主跨500米PC斜拉橋,其跨度居同類橋樑世界第二、亞洲第一;三八洲連續梁橋,主跨150米,連續長度1100米,是國內連續長度最長的連續梁橋,亞洲最大的拉索橋。
荊州長江大橋圖冊
荊州長江大橋圖冊
橋址區地表出露地層為第四紀鬆軟堆積砂卵石層,下伏基岩為泥岩、粉細砂岩,基岩頂部埋深116~128m。設計行車速度: 100 km/h。設計荷載:汽2超20,掛2120。橋面寬度:行車道凈寬21.5m,橋面總寬為24.5m (斜拉橋段27.0m),不設非機動車道和人行道。大橋共由九個橋段組成,自北向南依次為:北岸橋:長926m。
⑴ 北岸引橋 22 m ×20 m 預應力砼簡支空心板。
⑵ 跨荊江大堤橋 93+ 150+ 93 (m) 預應力砼連續梁。
⑶ 北岸灘橋 5 m ×30 m 預應力砼簡支T梁。主橋:長為2557m。
⑷ 北汊通航孔橋 200+ 500+ 200 (m) PC斜拉橋。
⑸ 三八洲橋 100+ 6×150+ 100 (m) 預應力砼連續梁。
⑹ 南汊通航孔橋 160+ 300+ 97 (m) PC斜拉橋。南岸橋:長270m。
⑺ 南岸灘橋 8 m ×30 m 預應力砼簡支T梁。
⑻ 跨荊南干堤橋 50+ 80+ 50 (m) 預應力砼連續梁。
⑼ 南岸引橋 9 m ×30 m 預應力砼簡支T梁。

施工技術


荊州長江公路大橋地質構造複雜,主跨500米 PC 斜拉橋跨徑大,位居同類橋樑國內第一,世界第二;南汊姊妹塔PC 斜拉橋兩塔高差達35.4 m,這種不對稱斜拉橋在國內尚不多見;三八洲連續梁橋1100 m,是中國國內連續長度最長的連續梁橋。設計、施工中的主要技術特點如下:
⑴ 試樁
荊州長江大橋通車典禮圖冊
荊州長江大橋通車典禮圖冊
開工前在28號墩位進行了試樁,樁徑1.5m,深度80m,水平最大載入120t,豎向最大載入3400 t,為目前國內最大。通過試樁驗證地質資料的準確性,並優化設計。
⑵ 基礎施工
斜拉橋主塔及三八洲連續梁主墩水下基礎採用鋼管樁支撐平台和雙壁無底鋼套箱施工方案。鋼套箱內徑33 m,外徑36 m,高35m,一次澆注封底砼4250m。樁基施工採用國產大型鑽機配以自制鑽頭,成功地解決了深水大直徑鑽孔灌注樁穿越80 m 砂卵石層的機械設備和施工工藝。
⑶ 主梁設計
斜拉橋主梁採用預應力砼肋板式結構,受力明確,構造輕巧,施工方便。
⑷ 主梁施工
主梁採用研製的前支點掛籃施工,節段長8m,最重節段530多t。
⑸ 靜力模型試驗
為了檢驗設計計算的正確性,保證斜拉橋的整體強度和穩定,對北汊主跨500 m PC 斜拉橋進行了1∶30 的鋁合金模型靜力穩定性試驗,以全面掌握結構在自重、汽車荷載以及不平衡施工荷載作用下,索力和主梁內力的分佈變化情況,確定結構在最大懸臂狀態和成橋狀態下失穩時的荷載條件,同時進行結構非線性對結構靜力穩定性的影響分析。
⑹ 風洞試驗
對主跨300m、500m 斜拉橋進行了節段模型風洞試驗、抖振響應分析、裸塔氣動彈性模型試驗,對主跨500m PC 斜拉橋還做了全橋模型風洞試驗。通過設置合理的臨時墩解決了最大雙懸臂長度達248.6m 的風穩定性問題。
⑺ 模擬分析
通過模擬分析,驗證了300m 主跨高低塔斜拉橋結構變形協調性以及拉索疲勞問題。
⑻ 施工監控
在斜拉橋主塔、主梁及三八洲連續梁橋施工過程中,制定了嚴密的監控措施,及時掌握分析主梁線型、鋼筋及砼的應力應變、斜拉索的拉力變化等,保證施工過程的安全。
⑼ 地震反應分析
大橋的地震反應分析包括結構動力分析和結構地震響應分析,以及主橋墩位土層砂土液化評價。
⑽ 爬模施工
兩座斜拉橋主塔採用了大塊整體鋼模(10m高)爬模施工技術,保證了砼的質量和外觀。

主體結構


孔橋

北汊通航孔橋
主梁:北汊通航孔橋主梁採用預應力砼肋板式結構。雙主肋高2.4m,標準梁段肋寬1.7m,梁頂寬26.5m (底面寬27.0m),橋面板厚32cm。為消除邊墩支座負反力,兩梁端各70m 範圍內採用加大主肋寬度的方法,增加自重。
索塔:北汊通航孔橋採用H 型索塔。北塔高為139.15 m; 南塔高為150.25 m。兩塔每根塔柱下邊均設有5m 高的塔座。塔上橫樑截面高度為4m,下橫樑截面高度為6m,均設置了預應力筋。
斜拉索:斜拉索採用PES7 熱擠聚乙烯拉索,PESM 7冷鑄鐓頭錨錨固體系。拉索最小間距為4m,標準間距為8m,塔下第一對斜索與直索間距為11.5m,拉索最小傾角為23.554°。全橋採用PES72139到PES72283 等8 種規格的斜拉索。
支座:主梁設計成飄浮體系,僅在兩端交界墩上設4 個拉壓球型支座,支座設計豎向壓力為5000kN,豎向拉力為2500 kN,位移量為±400 mm,轉角1°。
南漢通航孔橋
主梁:南汊通航孔橋主梁採用預應力砼肋板式結構,雙主肋高2.2 m。根據受力和靜力平衡的需要,橋面板厚度分別採用32 cm、76 cm、108 cm、132 cm 及實體梁5 種不同的斷面型式。
索塔:南汊斜拉橋兩塔為高度不等的H 型塔。高塔高度為124.8 m,低塔高度為89.4 m。
斜拉索:南汊斜拉橋斜拉索採用與北汊斜拉橋相同的材料,在拉索的布置上南汊斜拉橋塔下不設直索,塔下無索區長20.0 m,拉索標準間距為8.0 m,最小間距為4.0 m。拉索最小傾角為25.75°。
支座:南汊斜拉橋亦為飄浮體系,僅在兩端交界墩上設4 個拉壓球型支座,由於結構的不對稱性,小邊跨梁端的拉壓支座需要承受較大的豎向拉力。
三八洲橋:三八洲預應力砼箱形連續梁橋,分兩幅布置,主梁設計成兩個分離的箱梁。箱梁墩頂梁高為8.0 m,跨中及梁端高為3.3 m。單幅箱梁頂寬為12.50 m,底寬為7.0 m。

主橋

主橋基礎全部設計為鑽孔灌注樁基礎。北汊通航孔橋兩塔下均為22 根直徑2.5m 樁基,承台直徑33.0 m,承台厚6.0 m; 三八洲橋中墩每幅採用5 根直徑2.0 m 樁基,承台厚度為5.0 m; 南汊斜拉橋高塔下採用22 根直徑2.0m 樁基,承台直徑為27.20 m,承台厚度為6.0 m,低塔下採用15 根直徑2.0 m 樁基,承台厚度為6.0 m,矩形承台。

突發事故


3.12荊州客車墜橋事故現場圖片
3.12荊州客車墜橋事故現場圖片
2013年3月12日19:10分左右,在二廣高速K1765+200米處,恩施州交運集團鶴峰縣益通汽運有限公司一輛由武漢返回鶴峰雙層卧鋪客車(核載36人,實載22人),衝破荊州長江大橋護欄,墜入長江江岸護坡林灘地,造成14人死亡,8人受傷。死者8男,6女,多為20至40的青壯年。

建設歷程


1998年3月28日,荊州長江大橋動工興建,並舉行開工儀式。
2001年11月26日,荊州長江大橋完成主梁合龍工程,大橋全線貫通。
2002年10月1日,荊州長江大橋通車運營,並舉行通車典禮。
2007年12月28日,荊州長江大橋完成橋涵標、橋柱燈等安全防護設施的安裝工作。
2009年2月2日,荊州長江大橋通過防撞設施(土建工程)竣工驗收工作。
2016年5月15日,荊州長江大橋完成橋北收費站ETC車道“後置式”改成“前置式”工程。
2019年12月7日,荊州長江大橋通過斜拉索維護工程的竣工驗收工作。

建築設計


建築結構

● 整體布局
荊州長江大橋分別由北岸引橋、荊州大堤橋、北岸灘橋、北汊通航孔橋、三八洲橋、南汊通航孔橋、南岸灘橋、荊南干堤橋以及南岸引橋等部分組成;跨江橋樑部分呈東北至西南方向組成。
● 設計特點
結構部分
北岸部分北汊通航孔橋預應力混凝土斜拉橋
北岸灘橋預應力混凝土粱橋
荊州大堤橋預應力混凝土連續粱橋,橋塔為H型橋塔
北岸引橋預應力混凝土空心板
橋樑中部三八洲橋預應力混凝土連續粱橋
南岸部分南汊通航孔橋預應力混凝土斜拉橋,橋塔為H型橋塔
南岸灘橋預應力混凝土粱橋
荊南干堤橋預應力混凝土連續粱橋
南岸引橋預應力混凝土梁橋

設計參數

荊州長江大橋線路全長8.860千米,主橋長4.178千米,橋樑直線段長3794.537米;其中,北汊通航孔橋長900米,南汊通航孔橋長557米,北岸灘橋長150米,南岸灘橋長240米,荊江大堤橋長236米,荊南干堤長180米,北岸引橋長440米,南岸引橋長270米,橋面總寬24.5米,其中行車道凈寬21.5米,斜拉橋段寬27.0米。31號塔高139.15米,底座高6米,上塔柱間距29.30米,中塔柱間距35.80米;32號塔高150.25米,上塔柱間距29.30米,中塔柱間距35.80米;42號塔高119.90米,底座高6米,上塔柱柱間間距寬29.30米,中塔柱間距最寬35.60米;43號塔高89.20米,底座高6米,上塔柱柱間間距寬29.30米,中塔柱間距最寬35.60米。
技術標準
公路等級一級公路
設計速度主橋:100千米/小時,引橋:40千米/小時
車道設置雙向四車道
荷載標準汽車一超20級、掛車一120
設計風速縱向:25.4米/秒,橫向:29.2米/秒
航道等級I(2)級
通航標準凈高:42.49米,凈寬:≥500米(南汊)、≥300米(北汊)
抗震等級按VIII度設防

運營情況


票價票制

截至2020年2月,荊州長江大橋收費標準如下:
● 車類規格
序號車類規格收費標準(元/車次)
客車貨車
17座以下(含)2噸以下的各類貨車15
28座至19座(含)2噸以上至5噸(含)25
320座至39座(含)5噸以上至10噸(含)35
440座以上(含)10噸以上至15噸(含)的各類貨車、20英尺集裝箱車45
5/15噸以上的各類貨車、40英尺集裝箱車55
● 載貨計重
項目名稱費率標準
基本費率4元/噸·車次
正常裝載車輛X為正常裝載部分X≤20噸按基本費率標準計算
20噸
20噸及以下部分,按基本費率計費。
20噸以上部分,按基本費率線性遞減到50%計費。
X>40噸
20噸及以下部分,按基本費率計費。
20至40噸(含)部分,按基本費率線性遞減到50%計費。
40噸以上的部分,按基本費率的50%計費。
超限裝載車輛Y為超限率Y≤30%
正常裝載部分同正常裝載車輛計費。
超限30%(含)以內的部分,按基本費率計費。
30%
正常裝載部分同正常裝載車輛計費。
超限30%(含)以內的部分,按基本費率計費。
其他部分按基本費率的3至6倍線性遞增確定費率計費。
>100%
正常裝載部分同正常裝載車輛計費。
超限30%(含)以內的部分,按基本費率計費。
超限30%至100% (含)的部分,按基本費率的3至6倍線性遞增確定費率計費。
其他部分按基本費率的6倍計費。

通行事項

2013年1月1日起,荊州長江大橋禁止摩托車(含三輪摩托車)通過。

建設成果


技術難題

● 建設難題
荊州長江大橋在建設過程中所遇到的難題主要為:
1、樁基施工——
①工程地質條件差,地表20至30米的砂性土層,沖劇深而液化危險性大,中部是近百米的砂礫、卵石和角礫土層,鑽孔極為困難。
2、承台施工——
①承台施工採用雙壁鋼圍堰施工方案,33米的大直徑雙壁鋼圍堰封底是承台施工的難點之一。
②大體積承台混凝土施工溫度應力控制是難點之二。
3、索塔施工——
①高塔施工難點主要是上、下橫樑的施工以及高塔柱的施工
4、主梁、斜拉索施工——
①主要集中於掛籃懸澆,體系轉換,邊、中跨合擾,斜拉索安裝與調索。
5、橋面施工——
①橋面施工採用CF40級鋼纖維混凝土.拌和與振搗工藝是其主要難點。
● 施工技術
荊州長江大橋採用主要建設技術為:
1、大跨度PC斜拉橋建設技術;
2、大噸位長大斜拉索設計、製造、安裝技術,斜拉索減振技術;
3、灰色預測控制系統理論太跨度斜拉橋施工過程式控制制技術;
4、大跨度高低(姊妹)塔PC斜拉橋設計和施工控制技術;
5、利用斜拉索施工的前支點大噸位施工掛籃和施工技術;
6、施工方便的板式斷面斜拉橋主梁;
7、複雜地質條件下大直徑超長鑽孔灌注樁深水基礎;
8、大跨度連續長度達1100米的大跨度連續粱橋;
9、橋樑結構計算機模擬技術;
10、CPS衛星定位技術在長江特大型橋樑工程測量和控制中的應用。

科研成果

技術名稱所獲獎項
《荊州長江公路大橋關鍵技術研究》2003年湖北省科技進步二等獎

榮譽表彰

項目名稱所獲獎項
荊州長江大橋2003年湖南省優秀設計一等獎
荊州長江公路大橋工程設計2008年全國優秀工程勘察設計銀獎

文化特色


● 橋名
2002年10月1日,荊州長江大橋通車運營,其橋塔橫樑設有江澤民親筆題字的“荊州長江大橋”六個大字。
● 郵折
為荊州長江大橋紀念通車運營,大橋發行《荊州長江大橋通車紀念郵折》。

價值意義


荊州長江大橋的建成,貫通了207國道,完善了中國幹線公路主骨架網路,對促進長江經濟帶開發和江漢平原、洞庭湖平原的發展,為荊江分洪區人民提供安全通道都將發揮積極作用。