荆州长江公铁大桥位于中国湖北省荆州市境内,连接北岸江陵县与南岸公安县,上游西北距荆州长江大桥约60千米,下游东南距石首长江大桥约65千米;公路桥北起江陵西互通,南至公安南互通,起点里程为K27+299.091,末点里程为K33+616.763;铁路桥北起江陵站,南至公安站,起点里程为K1287+299,末点里程为K1293+617;途经大桥的铁路线路为浩吉铁路,途经大桥的公路线路为沙市—公安高速公路(鄂高速S61)。
整体布局
荆州长江公铁大桥自北向南由北岸陆地铁路引桥、主河槽内边滩引桥、主桥、南岸南五洲滩地引桥、南岸陆地铁路引桥五部分组成,线路呈正北至正南布置。
设计特点
荆州长江公铁大桥为双塔钢桁梁斜拉桥,建成时为中国境内跨度最大的重载铁路桥,其设计特点为:
结构
设计概况
主塔
主塔采用H形桥塔;
主塔为钢筋混凝土结构,采用C50混凝土。
斜拉索
斜拉索采用高强平行钢丝;
斜拉索梁端锚固采用钢锚箱结构;
直索面采用扇形布置;
钢锚箱由两块水平传力板和两块竖向传力板焊接组成,顺斜拉索方向焊接在上层桥面边纵梁节点板外侧;
斜拉索下端与锚垫板焊接,上端与公路桥面板用角焊缝连接;
索导管设在钢锚箱内部,下端与锚垫板焊接,上端穿出桥面板,并与桥面板焊接;
斜拉索穿过索导管锚固在锚垫板底面。
主梁
主梁采用钢板—桁组合结构;
通航孔主桥采用钢桁梁;
主河槽内边滩采用连续钢桁梁;
北岸陆地铁路引桥采用简支T梁;
南岸南五洲滩地引桥采用简支T梁;
跨南岸第二道子堤铁路采用预应力混凝土连续箱梁;
跨南干堤铁路采用预应力混凝土连续箱梁;
南岸陆地铁路引桥采用简支T梁;
合建段引桥公路采用连续组合箱梁;
主梁在4号塔处上游侧下弦节点设球形固定钢支座,下游侧下弦节点设纵向限位、横向活动的球形钢支座;
主梁在其他各墩处上游侧下弦节点设纵向活动、横向限位的球形钢支座,下游侧下弦节点设纵向和横向均可活动的球形钢支座;
主梁在3号塔与主梁下弦杆间顺桥向设液压阻尼装置;
主梁在3号、4号塔与主梁上层桥面节点横梁端部之间设横向抗风支座。
钢梁
钢桁梁采用直主桁斜撑杆结构;
主析竖直布置,上弦杆位于上层桥面行车道范围,与钢桥面板融为一体;
斜撑杆上端连接上层桥面边纵梁节点,下端连接主桁下弦节点;
主桁采用N形桁式,采用焊接整体节点构造;
下弦杆采用箱形截面;
上弦杆位于公路桥面内部。
桥面体系
桥面分上下两层布置;
桥面板纵向设置U形闭口肋加劲;
上下层桥面均采用密横梁正交异性整体钢桥面;
下层铁路桥面系桥面板与下弦杆顶板通长熔透焊接;
下层桥面板横向以横梁加劲,在下弦节点处设节点横梁;
主桁和桥面系材质均为Q370qE钢;
横梁为预应力混凝土结构,采用双室空心矩形截面。
技术标准
技术标准
线路等级
上层:高速公路;下层:国铁Ⅰ级
车道设置
上层:双向四车道;下层:双线
设计速度
上层:100千米/小时
下层:120千米/小时(预留200千米/小时)
轨道类型
无缝钢轨、有砟轨道
荷载标准
上层:公路-Ⅰ级;下层:中—活载
荷载轴重
30吨
牵引荷载
5000吨,预留10000吨
最小曲线半径
一般1200米,困难800米
最大纵向坡度
6‰
牵引种类
电力
通航尺度
4×94.5米
通航净高
不小于18米(单孔双向通航)
通航净宽
450米
组成参数
荆州长江公铁大桥总长6317.822米,其中公铁合建段长度2015.9米,铁路分建段长4301.772米;主桥长1458.85米,主跨长518米。通航孔主桥跨径布置为(98+182+518+182+98)米,主河槽内边滩引桥跨径布置为4×94.5米,北岸陆地铁路引桥跨径布置为31×32米,南岸南五洲滩地引桥跨径布置为78×32,跨南岸第二道子堤铁路桥跨径布置为(45+70+70+45)米,跨南干堤铁路桥跨径布置(50+80+50)米,南岸陆地铁路引桥跨径布置为27×32米。江陵岸引桥公铁合建段共用承台厚度2.5米,横桥向长20.2至30.2米;顺桥向宽9.2米;合建段公路墩承台厚度2.5米,横桥向长9.4米;顺桥向宽5.8米,分建段铁路承台厚度2.5米;横桥向长12.7米,顺桥向宽8.2米。
荆州长江公铁大桥总用钢量25000吨,共有钻孔桩1651根,桥墩153座,混凝土桥塔2座;钢桁梁9跨,总重约4.2万吨;现浇混凝土连续梁两联共7跨,公路小箱梁192片;全桥混凝土33.9万立方米,钢筋2.96万吨,斜拉索2475.1吨,钢绞线935.8吨。
结构
组成参数
主塔
单个桥塔混凝土用量为15625立方米,钢筋用量为2621吨;
塔顶高程为203.95米;
塔根高程为21.45米;
承台以上塔高182.5米;
塔柱顺桥向尺寸为8至14米,上塔柱横桥向尺寸为4.5米,中塔柱横桥向尺寸为5.5米,下塔柱横向尺寸为5.5至8.0米。
主梁
桥面板厚度为16毫米;
桥面板按2.0%的坡度对称设置双向横坡;
桥面板下弦节点横梁间距为14米;
节间横梁间距为3.5米;
桥面板纵向闭口肋间距600毫米;
轨道下倒T形截面纵梁高500毫米;
U形肋和纵梁的跨距为3.5米。
主桁
主桁高13米,桁间距14米,节间长14米;全桥共77个节间;
主桁杆件内宽为960毫米;
下弦杆内高1400毫米;
顶板桁内侧宽820毫米与桥面板熔透焊接;
上弦杆中心线内高1400毫米。
斜拉索
斜拉索直径7毫米;
斜拉索标准抗拉强度为1670兆帕;
斜拉索锚点中心至桥梁中心线的横向距离为13.35米。
桥墩
边墩附近每延米压重荷载162千牛顿/米;
辅助墩附近每延米压重荷载374千牛顿/米。
工程意义
荆州长江公铁大桥在建设过程中采用了巨型围堰、大直径全自动钻机、水上吊船等多项先进技术,实现了117天主塔钻孔施工、13个半月主塔封顶、9个多半月完成钢梁架设的任务,不但创造了长江上同类型桥梁施工的新纪录,同时也为中国同类桥梁的建造探索了一套成功的经验。(《湖北日报》评)
社会意义
荆州长江公铁大桥建成后,将缓解荆州长江大桥荆州城区的通行压力,综合利用稀缺的长江桥位资源,完善江汉平原与洞庭湖平原的公路网络,提高荆江分洪区应急转移能力,为湖北实施“壮腰工程”、加快荆州振兴发挥重要作用。(《南京日报》评)
荆州长江公铁大桥是中国国内首座跨越长江的重载铁路桥,是中国北煤南运的重要的大通道,它的建成将彻底改变一直以来北煤南运跨海进江的格局,对于长江以南的经济发展提供更快捷的支撑。(《荆州日报》评)
荆州长江公铁大桥项目建设对于推进湖北“壮腰”工程,缓解荆州长江大桥过江通道交通压力,优化江汉平原腹地公路网布局,完善鄂西生态文化旅游圈交通主骨架,加强荆江两岸的交通联系,促进荆州市区东向拓展,加快区域社会经济发展,满足荆江分蓄洪区群众及物资快速转移,增强区域公路网应急保障能力等均具有十分重要的意义。(湖北省交通投资集团有限公司评)
2012年3月7日,新建蒙西至华中地区铁路煤运通道(今浩吉铁路)荆州至岳阳段环境影响评价方案第一次公示,指出线路采用公铁两用桥过江,并确定桥梁建设方案;10月16日,荆州长江公铁大桥举行建设动员大会;12月4日,荆州长江公铁大桥开工建设。
2013年3月11日,荆州长江公铁大桥进入水上基础施工阶段;10月13日,荆州长江公铁大桥4号主塔墩钻孔桩建成;11月7日,荆州长江公铁大桥3号主墩钢箱围堰吊装就位。
2014年1月16日,荆州长江公铁大桥北岸3号主塔墩承台开始浇筑混凝土;3月24日,荆州长江公铁大桥4号主塔墩开始浇筑第一节塔柱混凝土,大桥进入主塔柱施工阶段;6月16日,荆州长江公铁大桥3号主塔墩下横梁浇灌完成;6月22日,荆州长江公铁大桥4号墩桥塔下横梁第二次混凝土浇筑完成;7月12日,荆州长江公铁大桥3号墩桥塔下横梁第二次混凝土浇筑完成。
2015年4月26日,荆州长江公铁大桥4号墩桥塔封顶;7月,荆州长江公铁大桥开始架设桥面钢梁;7月7日,荆州长江公铁大桥3号主塔封顶;9月1日,荆州长江公铁大桥完成主桥连续钢桁梁架设;11月23日,荆州长江公铁大桥南北铁路引桥完工;12月3日,荆州长江公铁大桥完成主跨钢梁架设;12月20日,荆州长江公铁大桥主桥贯通。
2016年1月27日,荆州长江公铁大桥公铁合建段桥墩完工;3月17日,荆州长江公铁大桥开始桥面铺设工程。
2017年8月1日,荆州长江公铁大桥引桥公路面防撞护栏施工完成;12月11日,荆州长江公铁大桥进行桥面沥青摊铺。
2019年8月1日,荆州长江公铁大桥公路桥通车试运营;9月28日,荆州长江公铁大桥铁路桥通车运营。
2020年6月14日,荆州长江公铁大桥进行桥墩防撞设施涂装施工作业。
防撞设施
截至2017年8月,荆州长江公铁大桥桥墩设有防撞护栏,可防止过往船只对桥墩的直接撞击。
票制票价
截至2019年8月,荆州长江公铁大桥通行收费标准为一型车0.76元/车千米、载货类汽车0.12元/吨千米执行;一型车过桥费用为15元/车次。
建设难题
荆州长江公铁大桥建设过程中的难题有:
1、荆州长江公铁大桥位处的长江荆江河段属长江堤防险段,桥位河段具有汛期涨水时间和涨水幅度无规律,且主槽南北摆动等特点;
2、荆州长江公铁大桥跨大堤不良地质因素多、防护难度大,同时因地质不良造成材料运输困难,资源匮乏;
3、墩位土层主要为填土、粉砂及淤泥质土,桥址区地下水系均与长江有直接或间接联系,开挖时易造成基坑坍塌;
4、荆州长江公铁大桥南北岸的两道子堤及干堤地质条件易于发生管涌,桥梁的施工将破坏地表硬壳层,使发生管涌的可能性加大;
5、承台体积大,混凝土用量大;
6、水化热升温控制难度大,需防止内外温差过大产生的有害裂纹,确保大体积混凝土质量。
施工技术
荆州长江公铁大桥采用的施工技术工艺有:
1、采用放坡开挖、钢板桩支护开挖的施工工艺;
2、对地下水位较高的基坑,采用插打钢板桩止水、设置截水、排水和抽水设施等方式降低了地下水位;
3、承台大体积混凝土施工时采用了优化配合比、测温监控、布置冷却水管通过循环水进行降温﹑混凝土保温保湿养护等施工工艺,控制承台内外温差,避免温度裂纹产生;
4、运用冲刷计算理论,合理确定挂桩时围堰底高程,有效减少了河床清理工程量;
5、采用无填充物强透水卵石地层钻孔桩施工技术,改进钻头形式,快速完成钻孔施工;
6、采用新型泥浆护壁钻孔工艺,解决无胶结填充物强透水卵石层钻孔桩施工漏浆、塌孔的难题;
7、采用短托架安装墩顶节间钢梁技术,通过优化墩旁托架传统结构形式,将四节间钢梁墩旁托架优化为两节间钢梁墩旁托架,节省了结构材料用量,减少了托架安拆工作量;
8、采用双斜杆钢梁节间快速精确合龙技术,针对中跨合龙口双斜杆的特殊结构,通过对钢梁杆件合龙顺序进行计算分析,调整传统的合龙顺序,降低了合龙难度,实现了钢梁的快速、精确合龙。
技术创新
荆州长江公铁大桥建设过程中的技术创新主要有:
1、在行业内首次进行围堰下河全过程模拟计算分析,确定围堰下河关键参数,为围堰的顺利下河提供理论依据,解决了以往围堰气囊法下河依靠经验、缺乏计算理论的问题;
2、对塔柱防裂技术进行专题研究,塔柱施工时分别从钢筋安装、大体积砼温控、养护等方面采取防裂措施,有效防止塔柱的开裂。
3、采用创新桥面板接头栓焊技术,研发了多功能运梁胎架,解决了大块钢梁杆件运输难题,降低了施工成本,加快了施工速度;
4、进行焊缝收缩变形及螺栓接头滑移研究,优化桥面板连接接头施工工序,减少了工序转换次数,实现了施工连续性。
电视节目
2017年5月1日,中央广播电视总台“五一”专题栏目《劳动的力量·中国跨度》讲述了荆州长江公铁大桥的建设过程和背后的故事。