岳阳洞庭湖第二大桥方案研究

陈明宪

（湖南省交通厅 湖南长沙 410011）

摘 要：围绕岳阳洞庭湖二大桥前期工程方案论证决策过程，首先阐述岳阳洞庭湖二大桥桥位建设条件、控制因素以及工程可行性研究阶段进行比选的工程方案，然后从大桥技术可行性、河工模型试验结果、阻水影响、航运及投资五个方面论证了本项目公铁分建的可行性与必要性。同时，结合国际桥梁建造技术的发展介绍了岳阳洞庭湖二大桥前期科研工作概况。

关键词：岳阳洞庭湖二大桥 悬索桥 建设条件 方案论证 专题研究

1 工程概况

岳阳洞庭湖二大桥位于洞庭湖长江入口处，东起岳阳，西接君山，是杭瑞高速公路临湘（湘鄂界）至岳阳公路的控制性工程，也是我国承东启西的重要公路运输通道。大桥上游距岳阳洞庭湖大桥3km，下游距拟建的荆岳铁路洞庭湖大桥2km。

本项目工程可行性研究于2008年7月开始，2008年12月完成初稿。2009年1月，湖南省发改委组织召开了本项目的工可报告评审会。经讨论研究，推荐了北线1800m单跨悬索桥公铁分建方案。2008年底，荆岳铁路工可研报告的编制过

程中，铁路设计部门提出了跨洞庭湖大桥的公铁合建方案，本项目随即开展了公铁分建与合建方案的论证工作。湖南省政府、交通厅高度重视，多次组织相关职能部门、设计及研究单位进行协商，组织召开了专家咨询会，广泛听取国内外专家意见，并取得共识。基于近一年的专题研究、模型试验、专家咨询及评审会等论证工作，综合考虑行洪，通航，地质、环境以及运营、管理，站在历史的角度本项目最终推荐了公铁分建方案，主桥采用了2008m双跨悬索桥方案，其主跨将超过1991m的日本明石海峡大桥，成为世界上最大跨径的桥梁。大桥桥位区卫星影像图见图1。

图1 桥位区卫星影像图

2 建设条件

2.1 水文

洞庭湖蓄纳四水，吞吐长江，仅有城陵矶一个出口，历年均是我国防汛抗洪形式最严峻的区域。洞庭湖北面有淞滋口、太平口、藕池口、调弦口四口分泄长江来水，西南有湘水、资水、沅水、澧水四水汇入，湖区周边还有汨罗江、新墙

河等中小河流直接入湖，经湖泊调蓄后，只有城陵矶一个出口注入长江，构成复杂的江湖关系。洞庭湖区水面由于自然演变、泥沙淤积及人类活动的影响，湖泊面积、容积逐渐减小，从我国第一大淡水湖，降为第二。

城陵矶的水位流量关系既受四口、四水来水来沙的影响，又受下荆江系统裁弯导致的荆江流量泥沙过程再分配的影响。三峡工程的建成对洞

庭湖的来沙、水位的影响更大。桥址河段历来是国家防汛抗洪的关键位置，水利影响是桥梁建设的决定性因素。

岳阳洞庭湖二大桥拟选桥位位于洞庭湖出口洪道北门渡口下游约4km。洪道上自南津港下至城陵矶长约12km。君山岸为广阔的芦苇滩地，高洪水时水流漫滩与荆江来水连成一片，岳阳岸岳阳至城陵矶有山咀矶头控制河势。洞庭湖出口洪道属顺直型河段，北门渡口以上长约4.5km，呈上宽下窄喇叭状，入湖段贮木场上游700m处，平滩水面宽近7000m。以下河槽宽度变化不大，平均河宽约1350m。洪道出口为长江荆江与洞庭湖交汇段，形成复杂的江湖关系，其工程河段河势图见图2。

湖出口的重要控制站，国家重要报汛站，位于洞庭湖出口与长江汇口以上3.5km。七里山水文站于1904年1月1日由海关设立，至1949年期间多次撤消、恢复，水文站观测资料年限为1904～1938和1946至今。水文站测流断面与桥位的关系见图1。 2.2 通航

桥址区城陵矶河段属湘江航道，自古以来就是湖南省的黄金水道，既是湖南省航道体系的骨干航道，也是沟通长江与珠江两大水系的通道，是进出湖南的唯一航道。桥址区水运繁忙，码头林立，船只繁多 ，常年停泊船只达300余艘。湘江航道湘阴至城陵矶航段的货运密度，预计2020年将达到1.323亿吨，是湖南省水运量密度最大的航段，见图3。

图3 繁忙的航道、锚地

图2 工程河段河势图

桥位跨越七里山港区，下游1.5km为城陵矶港区，下游4km为松阳湖港区。桥址区码头林立，航运繁忙，桥址区所在的七里山港区分布有大小16个码头。城陵矶港区（七里山港区）附近就是港区重要的锚地，锚地水域面积188.4万平方米，港区锚地资源非常紧张，七里山港区现状见图4。

桥位附近有七里山水文站。该站是监测洞庭

图4 七里山港区现状

2.3 地质

据区域地质资料和工程地质调查，本勘察区在区域构造分区上与洞庭湖及江汉平原连成一片，属于喜马拉雅期坳陷区，两岸覆盖层较浅，东岸为硬塑状黏土厚约14m，西岸为砂土厚约35m，两岸基岩为泥质板岩与砂质板岩，岩体较完整，

承载力较高，埋深5.5～29.5m，是大跨径桥梁较理想的基础持力层。

同时，地质勘察资料及原岳阳洞庭湖一大桥施工揭示，桥位区主河槽地质条件较复杂，有F4断层穿过，因此，若在主河槽设置桥墩，基础施工难度较大、造价较高。 2.4气象

桥址区地处中亚热带向北亚热带的过渡地带，年平均气温17.9℃，极端最高气温41.0℃，极端最低气温-11.8℃。年平均降水量1200～1302毫米，无霜期258～275天。年平均风速1.9m/s，查《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T D60-01-2004）岳阳地区海拔高度53.0m，10年重现期基本风速20.3m/s，50年为25.6m/s，100年为27.2m/s。 2.5 地震

《地震安全性评价报告》显示该工程场地所处的区域和近场区地震地质构造环境相对稳定，未来100年内存在发生5～6级地震的可能性，发生6级以上地震的可能性较小。地震地质灾害调查与分析结果表明，场地内构造与地层结构较简单，无全新世活动断裂通过场址，适宜拟建工程项目的建设。工程拟按100年基准期、2%超越概率水平设防，可取地震动峰值加速度0.10g，地震动反应谱特征周期为0.35S，按地震基本烈度7度区进行抗震设计。

3 工程特点

(1)行洪要求高

桥位位于洞庭湖入长江口，历年均是我国防汛抗洪形势最严峻的区域，行洪要求高。

(2)通航要求高

桥址位于湖南内河入长江的必经之路，水运繁忙，码头林立，船只繁多，通航要求高。

（3）灵活的采用双跨悬索桥结构

大桥岳阳岸边跨位于大堤内侧施工方便，而君山岸侧地处洞庭湖入江口主河槽边的河漫滩，洪水期是行洪的重要通道。结合桥位处地形，大桥灵活的采用了双跨连续悬索桥结构，以较大边跨跨越河漫滩，降低了大桥对行洪的影响。

(4)环境与景观要求高

大桥毗邻东洞庭湖国家级自然保护区和国家重点风景名胜区，一桥飞跃洞庭湖的奇观，一方面与岳阳楼、君山等自然景观相得益彰，显示出磅礴的气势，并与独特的自然景观相辉映，为岳

阳洞庭湖景区增添了新的人文景观，进一步提升了岳阳的旅游价值；另一方面，桥梁方案采用大跨径，减少水中构造物的数量，减少水中施工对水体、环境可能造成的污染和破坏。

(5) 工程规模浩大

本项目桥梁全长23.26km，跨越洞庭湖区桥梁长度6.52km，工程规模居我国内陆桥梁之首，特别是主桥采用2008+664m双塔双跨悬索桥，无论是大桥的设计、施工与组织管理都将面临诸多难题。

4 工程方案

4.1分建方案公路桥桥型方案

大桥桥位区是洞庭湖进入长江的狭窄通道，也是湘北水陆交通的咽喉地段，其防洪等级高，通航标准高，地质条件复杂；大桥西接君山区建设农场，北临长江，南向东洞庭，整个区域桥位资源稀缺。桥梁孔跨布置必须满足水利、防洪、航运、桥梁合理跨度等方面的要求，大桥桥型的主要控制因素如下[1]：

1）桥址区每年均是湖南，乃至全国抗洪防汛形式最严峻的区域，该区域陆续建成三座桥梁，对敏感地带的泄洪有更加严格的要求。北线推荐桥位处于洞庭湖出口处，距离城陵矶出口仅3.6km，是泄洪的敏感区域。汛期滩地上是重要的泄洪通道，泄洪通道的畅通直接影响长江、洞庭湖的水位，本区域紧系湖区及长江两岸人民的生命线。大桥《防洪评价报告》指出“……1350m主河槽范围泄洪能力占整个通道的90%以上，”在此条件下在，1350m主河槽内不能布置墩、塔，同时，靠近主河槽侧滩地宜采用较大跨径结构跨越。

2）桥位处航道为是湘北门户，是湖南内河进入长江必经之路，水运繁忙，船只繁多。《通航论证报告》指出“......每天都有大量5000 吨级船舶通过该水域，来往船舶繁多、吨位大。......每天在此过驳的船只达几百条，能供通航的航宽十分有限。”因此，1350m主河槽内不宜设墩，以减小其对航道、码头和锚地的影响，降低船舶撞击桥墩等事故的几率。

3）地质勘察资料及原岳阳洞庭湖一大桥施工揭示，桥位区主河槽地质条件较复杂，有F4断层穿过，基础存在不良地质条件下施工难度较大、造价较高的风险，因此1350m主河槽范围内不宜

设置桥墩。

4）岳阳洞庭湖二大桥位于下游规划中的荆岳铁路桥与上游已建岳阳洞庭湖大桥之间，桥位控制点见图5。受城市密集区和氮肥厂厂区的影响，岳阳岸桥位不太可能选择在码头上游的位置；而受水文站的影响，君山岸桥梁不能影响七里山水文站的测流断面，所以桥位也不能布置在下游；受荆岳铁路的影响，两者距离太近会增大阻水面积，增大行洪隐患；同时应尽量以最短的距离跨越泄洪区，故采用线位与主河槽轴线斜交跨越主河槽，斜交角度为57°，因此需要1800m左右的跨径方可一跨跨越主河槽。

图5 桥位区控制点

5）从图1可以看出，推荐方案桥轴线穿越了七里山国家级水文站的测流断面，若采用1800m跨径悬索桥方案，其桥塔离该测流断面仅100m距离，对测流断面影响较大。鉴于该水位站在洞庭湖区防洪的重要性，应采用2000m级桥梁方案，以降低其对水文站的影响。 6）桥位处位置为洞庭湖与长江通道，该河段是江豚、中华鲟、自鲟、胭脂鱼的洄游通道，桥跨方案及桥梁施工方案需考虑不能对其产生重大影响。桥梁方案应当尽量采用大跨径，减少水中构造物的数量，减少水中施工对水体、环境可能造成的污染和破坏。

通过多次与水利、环保、地方政府等职能部门协商，并召开多次专家咨询会，确定的岳阳洞庭湖二大桥推荐方案为2008+664m双塔双跨钢箱梁悬索桥，跨洞庭湖滩地引桥为50m现浇连续箱梁，跨洞庭湖段桥梁长度6922m。主桥桥型方案见图6。

4.2分建方案铁路桥梁

荆岳铁路是国家中长期铁路网规划2008年调整的规划项目，起自湖北荆州，经湖北的江陵、公安、石首，湖南的华容县，止于岳阳市。线路全长177公里，按I级单线铁路标准建设，大桥按双线考虑，设计时速160km/h、平面预留200km/h条件。荆岳铁路项目于今年4月份获得了国家发改委预可报告批复，工可报告也已经于今年7月份上报国家发改委。荆岳铁路推荐线路同样于七里山跨越洞庭湖，公路线位与铁路线位关系见图1。

根据《新建荆州至岳阳新建铁路线可行性研究》，铁路单建跨洞庭湖大桥主桥为98+140+406+406+140+98 m钢桁梁三塔斜拉桥，滩地引桥采用14×49.2m混凝土简支箱梁+191×32.7m简支T梁，跨洞庭湖段桥梁长度10552.9m。主桥桥型方案见图7。 4.3公铁合建方案 跨洞庭湖段公路桥与铁路桥如采用合建方案，受线型、桥跨的限制，桥位与跨径布置与铁路单建方案相同。 图6 公路桥2008+664m悬索桥桥型布置图 图7 铁路桥98+140+406+406+140+98 m三塔斜拉桥桥型布置图 5 方案论证

5.1 分建方案2008m跨公路悬索桥技术可行性

悬索桥其主要承重结构缆索在受力时截面均匀受拉，材料得到充分利用，是目前桥梁跨越能力最强的结构型式。随着桥梁设计和施工水平的不断提高，现代悬索桥的跨度记录不断被刷新，保持了近20年世界记录的英国 Humber悬索桥（1410m），接连被丹麦 Great Belt悬索桥（1624 m）和日本明石海峡桥（图8）所超越[2]，世界大跨度悬索桥一览表见表1。新一轮设计和建造更大跨度悬索桥的热浪正在世界各地酝酿之中，其中，日本建设省土木工程研究所正在进行2800m跨度的悬索桥全桥气弹模型风洞试验和抗风设计研究，意大利Messina海峡一跨过海的可行性方案采用了3300m跨度的悬索桥（图9），而跨越Gibraltar海峡的规划中更是出现了3550m的悬索桥。我国自1999年建成了1385m的江阴长江大桥后，又先后设计或建设了吉首矮寨悬索桥（1176m，在建）、润扬长江大桥（1490m）和西堠门大桥（1650m，在建），超越 2000m跨度的悬索桥方案也已经出现在规划中的同（江）三（亚）

线等大型跨海工程中。因此修建2008m跨径的悬

索桥，我国已经有足够的技术和经验。

图8 明石海峡大桥

图9 Messina海峡桥效果图

表1 世界大跨度悬索桥一览表

排名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 桥名 墨西拿海峡大桥 明石海峡大桥 西堠门大桥 大贝尔特桥 润扬长江大桥 恒伯尔桥 江阴长江大桥 香港青马大桥 费雷泽诺桥 金门大桥 主跨(m) 3300 1991 1650 1624 1490 1410 1385 1377 1298 1280 加劲梁 钢箱梁 简支钢桁 钢箱梁 钢箱梁 钢箱梁 钢箱梁 钢箱梁 钢箱梁 简支钢桁 简支钢桁 悬吊型式 单跨双铰 3跨双铰 双跨连续 3跨双铰 单跨双铰 3跨双铰 单跨双铰 双跨连续 3跨双铰 3跨双铰 国 家 意大利 日 本 中 国 丹 麦 中 国 英 国 中 国 中 国 美 国 美 国 建成年代 规划中 1998 在建 1998 2005 1981 1999 1997 1964 1937

5.2合建方案406m三塔斜拉桥技术可行性

欧洲国家如德国、丹麦等国，铁路荷载标准UIC与我国中—活载接近，但其他国家如日本等国的大跨度公铁两用桥，其铁路荷载大部分是不到4t/m的客运轻载，往往不足我国中—活载、ZK荷载的一半。

由于铁路荷载大、列车运行安全性与舒适性要求高，而大跨铁路桥梁往往需要采用斜拉桥、悬索桥等柔性结构，在列车荷载作用下刚度指标一般不易满足现行桥梁规范的有关要求，尤其是运行高速列车时往往是刚度控制设计。此外，长大桥梁，桥上有列车运行的时间比例较普通桥梁大得多，列车一旦脱轨所造成的损失也较普通桥梁大得多，长期以来关于大跨铁路桥梁在铁路上

的适应性问题，各国研究人员一般持谨慎态度。

本桥主跨采用两跨406m斜拉桥，为满足桥梁整体刚度的要求和满足重载铁路高速运行的需要，需增大主塔断面、主梁断面，解决三塔斜拉桥柔度过大的问题。目前我国即将建成世界上最大的公铁两用斜拉桥——武汉天兴洲长江大桥，其跨径布置为98+196+504+196+98m。在同等条件下，三塔斜拉桥的刚度比双塔斜拉桥的刚度要小得多，虽然本桥跨度比天兴洲大桥小，但是刚度可能比天兴洲大桥更小，设计难度大大增加。

众所周知，大跨径铁路桥梁的设计主要由刚度控制，尤其是转角控制非常严格。公铁两用桥由于公路+铁路荷载的叠加作用，刚度控制要求比单建铁路大得多，主桥的投资也将大幅度增加。 5.3 河工模型物理实验结果

桥位地处行洪敏感区，行洪影响是本项目方案的决定性因素。本项目分别开展了公路单建、公铁分建、公铁合建三种工程方案的河工模型物理实验，其结果表明：

(1) 分建方案公路桥在河道主槽无阻水建筑物；现状地形时，公铁分建方案主槽过水最大阻水率为5.1％，而公铁合建为5.3％；考虑线位与水流斜交角的影响，分建方案铁路桥滩地的阻水率39.3%，公路桥滩地阻水率为15.6%，公铁合建阻水率为47.0%。

(2) 工程引起的水位变化幅度，分建方案小于合建方案，分建方案引起的最大水位壅高在铁路桥位附近最大，为5.8cm；合建方案引起的水位最大壅高值为6.0cm。工程引起的水位影响范围，分建方案两个桥位的影响范围之和大于合建方案。

(3) 工程引起的流速变化幅度，分建方案小于合建方案，分建方案引起的流速增加最大值在铁路桥位附近最大，为0.16m/s；合建方案引起流速增加最大值为0.19m/s。工程引起的流速影响范围，分建方案两个桥位的影响范围之和大于合建方案。

(4) 工程修建后，桥墩挤占过水面积使得各墩间单宽流量有所变化，分建方案引起的河道单宽流量变化小于合建方案。在河道主槽，分建方案铁路桥引起的单宽流量变化最大值为1.69 m3/(s.m)，合建方案引起的单宽流量变化最大值为1.83 m3/(s.m)；在左岸滩地，分建方案引起的单宽流量变化最大值为1.12m3/(s.m)，合建方案引起的

单宽流量变化最大值为1.51 m3/(s.m)。

(5) 分建方案引起的主槽内水流流向变化小于合建方案，分建方案流向最大变化值为5°，合建方案流向最大变化值为6°。

(6) 对于七里山水文站测流断面上的水位变化，不管是分建还是合建方案均没有引起河道主槽及右岸近岸区域水位发生明显变化；对于左岸滩地区域，两种方案相差不大，但是分建方案略小于合建方案。对于流速变化范围，分建方案影响略大于合建方案。 5.4 阻水影响分析

公铁分建方案公路桥梁阻水有限，阻水主要是铁路桥梁形成，且铁路引桥桥墩采用独柱墩时阻水面积大为减少；两桥相距约1km，行洪的相互叠加作用不大；公路、铁路桥梁分离使水位变化降低，水位变化范围稍微增大。

公铁合建的阻水面积非常大，同时，公铁合建方案桥轴线呈“S”形跨越洪道，桥墩与水流方向斜角将造成桥墩的阻水面积大大增加。 5.5 航运

公路桥主跨一跨过江，运营期对通航、码头、锚地无任何影响；铁路桥单建后具备加大主跨跨径的可能性，可最大限度降低对通航的影响；公铁合建方案，由于荷载标准叠加及刚度要求，主跨跨度较小，桥塔、桥墩截面大，通航条件差；受巴陵石化石油码头（危险品码头）、长江中游岳阳航道综合码头的影响，协调难度大，搬迁费用高，生产等影响大，前期工作耗时长；对线位附近码头、锚地等影响大，可能改变城陵矶附近的航道、码头、锚地的基本格局。 5.6 投资

公铁合建与分建的投资规模受很多因素的影响，经初步分析，本项目如公铁合建，其投资规模有如下情况：

（1）公铁分建和公铁合建的投资规模可以分别计算，普遍认为公铁合建应该比公铁分建更加节省，事实上却受到很多条件的限制而不同。主桥公铁合建主观上可以降低下部基础的造价，但是随着跨径的加大，主梁的刚度由公路+铁路荷载共同控制，而铁路桥只由铁路荷载控制，刚度控制要求比单建铁路大得多，主桥的投资也将大幅度增加，相比公铁分建没有明显的优势。

（2）根据国内公铁合建桥梁经验，采用公铁合建引桥比公铁分建造价更高，若采用公铁合建

方案后，临岳公路桥墩被迫抬高12m，还需增加投资。同时，根据国内外同类型桥梁的建造经验，采用公铁分建方案后，临岳公路通车时间预计将提前一年半，由此将产生的国民经济效益达8.68亿元。

5.7 综合比选

2009 年2月24日在长沙召开了杭瑞高速公路岳阳洞庭湖二大桥设计方案专家咨询会。会议邀请了包括6 位院士和 6 位设计大师在内的二十余位专家参加。与会专家经深入研讨，肯定了修建2000m级悬索桥的必要性和可行性。

2009 年3月24日，湖南省人民政府组织并召开了“荆岳铁路、临岳高速公路跨洞庭湖大桥建设方案论证会”。专家组认为：荆岳铁路与临岳高速公路两个项目跨洞庭湖大桥核心问题是水利

防洪，应在长江水利部门的同一河工模型上进行实验，以便于客观、公正的进行比较。

根据物理模型实验的初步结果，湖南省人民政府于6月24日致函至长江水利委员会建议大桥采用公铁分建方案。

2009年9月24日，省发改委水利专家和相关部门在武汉召开了“临岳高速公路、荆岳铁路跨洞庭湖大桥河工模型试验专家咨询会”，专家意见认为：从水利的角度，分建、合建方案都是可行的。

综上所述，虽然合建方案建造方面有一定优势，但综合考虑行洪、通航、工期、资金筹措、项目管理及运营养护协调等因素，推荐采用公铁分建方案，综合比选结果见表2。

表2 公铁合建与公铁分建综合比选

项 目 铁路桥推荐方案 公铁合建方案 公铁分建方案 主桥2x406m斜拉桥方案 主桥2x406m斜拉桥方案 引桥跨径49.2、32.7m 引桥跨径49.2m、32.7m 主桥2008m双跨悬索桥 引桥跨径50m 阻水面积大，雍水高，雍水范围小 主跨跨度较小，桥塔、桥墩截面大，对航道、港区、码头、锚地的影响大。 设计难度较大，工期长 协调难度大，管理成本高 46.52 阻水面积较小，雍水低，雍水范围大 公路桥主跨一跨过江，对通航无任何影响； 铁路桥单建后具备加大主跨跨径的可能性，可最大限度降低对通航的影响。 设计难度较小，工期短 双方相互影响较小 43.22（公路） 17.46（铁路） 公路桥推荐方案 行洪分析 通航分析 设计施工 运营管理 投资规模（亿元） 6专题研究

6.1 基础资料专题研究

为配合桥位论证、桥型方案和结构方案等前期工程方案比选的需要，岳阳洞庭湖二大桥工可、开展了水文、气象、通航、地质、地震等基础资料专题研究共20多项。通过开展建设条件、基础资料专题研究工作，基本摸清了桥位区建设条件特点，掌握了水文、气象、地质、航运等设计、施工可靠的基础数据和资料；明确了水文、防汛等条件和设计标准、通航水位标准、抗震设防标准；研究论证了桥位处河势和桥梁建设两者之间没有较大的影响；开展了环境影响评价，并提出环保方案措施。

6.2 关键技术专题研究

针对岳阳洞庭湖二大桥2000m级悬索桥的特殊自然条件，在总结国内外大跨度悬索桥建造经验的基础上，拟成立“岳阳洞庭湖二大桥特大跨径悬索桥关键技术研究”课题组，对大桥将面临的六大关键技术难题进行深入的研究，为桥梁方案论证、设计、施工提供技术支撑。

（1）特大跨径悬索桥抗风性能研究

1940年塔科马悬索桥风毁事故引发了科学家们对桥梁风致振动问题的研究，人们开始注意到桥梁风致振动存在着巨大的危险，特别是随着跨度的增加，动力作用的危害性将更大。多年来，通过明石海峡大桥、西堠门大桥等多座大跨径悬索桥的抗风性能研究，各种抗风措施在桥梁上的

应用也越来越成熟。针对大跨度悬索桥存在的风致振动现象，一方面，可以通过数值模拟与理论分析对大跨度自锚式悬索桥的抗风性能进行研究，对加劲梁断面、索塔断面进行气动优化；另一方面，可以通过风洞试验研究，检验桥梁的抗风性能，并对可能存在的风致振动问题提出相应的解决和控制措施。

（2）特大跨径悬索桥抗震性能研究

我国公路工程抗震设计规范只适用于主跨不超过150m的梁桥和拱桥，超过适用范围大跨度桥梁的抗震设计，则无规范可循。在大跨径悬索桥的设计中，必须进行抗震性能验算。不仅要考虑水平与竖向地震力的作用，由于各基础间隔较远，在地震波作用下，还存在着各基础位移相位差的影响，这种地震动力的空间变化效应是不可忽略。除了进行抗震性能验算，同时还可以采用一些措施进行防震。要提高桥梁抗震能力不能单纯依靠结构的强度，同时对增加结构延性（变形能力）给予充分重视。减震和隔震是利用材料或装置的耗能性能，达到减小结构地震反应的影响。

（3）特大跨径悬索桥风致振动的行车舒适性问题

抖振是桥梁在自然风作用下的一种经常性的、随机的限幅振动。虽说抖振一般不会引起桥梁的整体破坏，但如果处理不好，也会使桥梁局部某些构件产生疲劳破坏，而且过大的抖振振幅也会危及行车和行人的舒适与安全，因此，对特大跨径悬索桥风致抖振下的行车舒适性进行研究很有必要。风—汽车—桥梁系统空间耦合振动是风—桥相互作用、风—汽车相互作用及汽车—桥梁相互作用三方面协调工作的结果，其振动特性决定于自然风特性、车辆动力特性、桥梁振动特性、车辆和桥梁气动特性相互影响等多种因素。在发展完善风—桥相互作用、风—汽车相互作用及汽车—桥梁相互作用的基础上，课题组将风、汽车、桥梁三者作为一个相互作用的系统，提出一个较为完善的风—汽车—桥梁系统空间耦合振动分析模型，并依此优化结构动力性能，以保证足够的行车舒适性。

（4）特大跨径悬索桥加劲梁选型

特大跨径悬索桥面临的最突出的问题是气动稳定性问题，其中加劲梁的外形和几何尺寸起到了决定性的作用。结合悬索桥抗风性能研究，选择合理的加劲梁结构形式，并研究其合理的局部

构造，如分体式钢箱梁等，为特大跨径悬索桥加劲梁设计与制作提供技术支撑。

（5）特大跨径悬索桥缆吊系统材料

主缆是悬索桥中最重要的受力构件，它承担了全桥上部结构所有的静载和动载，提高主缆强度可以达到减轻主缆自重、减小索塔与锚碇规模，缩短工期，有着良好的经济效益。国内外悬索桥大多采用1670MPa平行钢丝，现已有日本明石海峡大桥和我国西堠门大桥采用了1770MPa平行钢丝，本桥将以2000MPa级平行钢丝为目标开发与之相适应的缆吊系统，并提出2000MPa级主缆高强钢丝的技术标准。

（6）适应于湖区软基的特大跨径悬索桥锚碇构造

洞庭湖区湖相软弱沉积层一般较厚，承载力非常低，而湖区由于泄洪的需要，往往需要采用特大跨度的悬索桥方案。课题组将通过对地基处理技术、基础方案、高强轻质材料的应用及设计计算理论等方面展开理论研究和科研试验，以加快湖区软土区悬索桥锚碇的建设步伐。

（7）特大跨径悬索桥施工与施工监控

随着悬索桥跨径的不断增大，为保证竣工后桥梁的受力和线型尽量与设计理想状态一致，施工过程中的监控工作显得越来越重要。我国在大跨径悬索桥施工监控方面的研究还处在起步阶段，亟待补充和完善。课题组拟通过主缆足尺截面温度场和缩尺索股力学特性试验，研究施工控制全过程计算精细化模型并开发程序，形成复杂气候条件下悬索桥施工实时监控技术；研究基于结构危险性分析、工业以太网和GIS技术的悬索桥结构实时监测巡检管理系统；建立养护管理智能辅助决策支持系统。

7 结语

岳阳洞庭湖二大桥前期工作根据“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观协调”的设计原则，在全面、深入分析建设条件、设计基础资料和桥梁关键技术专题研究成果的基础上，引进、借鉴和应用国内外特大跨度桥梁建设的先进技术和宝贵经验，对桥位、桥型和结构等工程方案进行了深入研究、全面比选和精心设计，选用了技术先进可靠、经济合理适度、施工方便可

行、结构安全耐久的桥型和结构方案，并为了下一阶段拟定了桥梁关键技术专题。上述关键技术问题的研究解决，即可为大桥的顺利建成提供了技术支撑，也将为超2000级千米的特大型悬索桥提供技术储备，促进我国特大跨径桥梁技术的跨越式发展，提升我国桥梁建造技术的核心竞争力。

参考文献：

[1] 杭瑞国家高速公路湖南省临湘（湘鄂界）至岳阳公路工程可行性研究报告. 2009，4.

[2] 严国敏.现代悬索桥人民交通出版社..2002，4.

附：岳常（杭瑞）高速公路示意图