【桥隧创新周周探】张吉怀高铁芙蓉镇酉水大桥

▲ 张吉怀铁路——酉水大桥宣传视频

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▲ 张吉怀高铁芙蓉镇酉水大桥

我的名片

• 姓名：张吉怀高铁芙蓉镇酉水大桥

• 生日：2021年12月6日正式通车运营

• 籍贯：湖南省

• 长度：468.53m

• 类型：非对称上承式钢管混凝土拱桥

• 特点：张吉怀高铁芙蓉镇酉水大桥充分结合桥址处地形、地质和既有道路，采用主跨292m非对称上承式拱桥，拱肋采用双管式钢管混凝土桁架，拱上结构采用长联钢－混凝土组合的刚构连续梁。大桥从总体布置、体系选择、结构设计，充分实现了优秀的静动力性能、环境保护、施工便利及景观协调

• 建设单位：怀邵衡铁路有限责任公司

• 设计单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司

• 施工单位：中铁大桥局集团第五工程有限公司

张家界经吉首至怀化高铁位于湖南省西部山区，连接起张家界、芙蓉镇、凤凰古城等多个风景名胜区和文化古城。项目为双线高速铁路、设计时速350km。芙蓉镇三面环水，宏伟瀑布在土家族吊脚楼的环绕下穿镇而过，历经2200多年而不停歇，被称为“挂在瀑布上的千年古镇”，因著名同名电影《芙蓉镇》而全国闻名。

大桥采用主跨292m非对称上承式钢管混凝土拱桥，两侧拱脚竖向高差达43.5m，创世界之最。拱肋采用双管式钢管混凝土桁架，桁高7.0m~11.0m，中心线按两个半形悬链线设计，张家界侧半跨矢跨比1/5，怀化侧半跨矢跨比1/3.627。大桥全长468.53m，采用两联（2×43m＋32m＋3×24m）、（3×24m＋32m＋2×59m＋46m）刚构连续钢-混组合梁。大桥2018年3月开工建设，2020年9月底建成合龙，2021年12月正式通车。

我的独特之处

1

巧妙的总体布置

拱脚的巧妙布置

桥址位于山区深谷，酉水河两岸山坡陡峭，小里程侧岸坡较陡，约为70°，有不稳定岩堆；大里程侧岸坡度较缓且均匀，约为45°，河道两岸均有既有道路。桥址处植被茂密、山清水秀、风光秀美。大桥创新性的采用主跨292m非对称上承式钢管混凝土拱桥，将两侧拱脚紧邻既有道路设置，减少了拱座对山体环境的开挖破坏，同时避开了不稳定岩堆，减小了桥梁规模；利用既有道路作为施工通道，避免开挖山体修建便道，保护了自然环境。

酉水大桥总体布置图（单位：m）

拱肋的巧妙选型

设计师在大跨度拱桥中创新性的采用双管式钢管混凝土桁架拱肋，竖向刚度大、温度效应变形小。在列车活载及温度效应作用下，主跨跨中最大竖向变形139.0mm，挠跨比1/2100。高速列车以设计时速通过芙蓉镇酉水大桥时，舒适性指标优秀。

拱肋横向分为两片双管式钢管混凝土桁架，上下弦钢管内径1500mm，与常规四管拱肋截面相比，构造简洁，具有更好的通透性和景观效果；同时，双管截面杆件数量少，自重轻，施工时纵向分段、横向两片连接成整体，整节段吊装。

四管拱肋截面与双管拱肋截面

极具竞争力的经济性能

对于主跨292m的高速铁路上承式拱桥，拱肋可选截面有钢桁架、劲性骨架钢筋混凝土等，经测算工程造价分别约为28900万元、25700万元，而钢管混凝土桁架拱桥的工程造价约为23500万元，经济性良好。

2

创新的拱上结构体系

大桥拱上结构采用两联刚构连续钢—混组合梁，拱顶6号立柱处设置一道梁缝。小里程侧张家界台至拱顶6号立柱主梁孔跨布置为（2×43m＋32m＋3×24m），大里程侧从拱顶6号立柱至怀化台主梁孔跨布置为（3×24m＋32m＋2×59m＋46m）。拱上立柱采用钢桁架立柱，桥墩及拱上较高的立柱均与主梁固结，有效的提高了结构纵向刚度。如大里程侧9号、10号立柱以及11号、12号墩均与主梁固结，以上各墩柱独立纵向刚度分别为60 kN/cm、18 kN/cm、685 kN/cm、108 kN/cm，固结成刚构组合体系后，纵向刚度达1702.2kN/cm，得到显著提升。

立柱及桥墩与主梁固结示意（单位：m）

在提高了结构纵向刚度的同时，这种拱上结构体系大幅度减小了桥墩及立柱的自由长度和截面尺寸，如12号墩两侧桥跨分别为59m、46m，墩高达30m，与主梁固结后，桥墩纵向厚度仅1.8m，两根3.0m的桩基即可满足承载要求，墩身及基础规模大幅减小，同时减小了陡坡上的基坑开挖量，保护了山区自然环境。

12号墩立面布置图（单位：cm）

3

拱肋及拱上结构全装配化施工

大桥采用节段预制与缆索吊装相结合的施工方法，大里程侧设置预拼场，扣索系统直接锚固于两岸山坡上。

大桥采用的大直径双管式钢管混凝土桁架拱肋用钢量小，单个拱肋节段重量在300t以内，横向不再分块，整节段吊装施工，降低了施工难度，缩短了施工工期。

拱上立柱底部与拱肋通过节点板焊接形成安装底座。高度在20m以内的立柱采用整体吊装的方式施工，立柱高度大于20m的则分节段吊装，连接构造简单，施工快捷。

组合梁钢结构通过大节段吊装施工，节段长24m，节段之间采用高强螺栓连接。桥面板横向全宽预制，在挑臂与中间部分之间设置刚性梁，可有效承担桥面板自重，避免吊装过程中桥面板的损坏，提升了施工便捷性和施工速率。

大桥多措并举，实现了拱肋及拱上结构全装配化施工，施工工期仅30个月。

拱肋及立柱大节段吊装施工

4

古镇新景

极富想象力和韵律美感的景观建筑

大桥毗邻“挂在瀑布上的千年古镇”芙蓉镇，因地制宜的采用非对称拱桥结构跨越酉水河，造型独特、线条流畅，与苍翠秀丽的自然风光、诗情画意的千年古镇深度交汇、融合。大桥的竖直立柱、弧形拱肋、变高主梁，展现出线条、曲线和韵律的美感，它是兼具技术和结构美感的完美艺术品。

坚持可持续发展理念

大桥采用一孔跨越山谷和酉水河，不在水中设墩，满足环保要求。创新的采用大跨度非对称上承式钢管混凝土拱桥，减少了对山体的开挖及植被的破坏，较好的保护了山区的生态环境；通过预制装配拱肋、立柱、主梁施工，缩短了工期，显著减少了施工期对环境的影响。

拱肋及立柱均采用免涂装的耐候钢，降低了山区深邃峡谷内钢结构桥梁的维养工作量。

社会贡献大

大桥设计中充分考虑桥址处地质、地形和既有道路分布，创新性的采用大跨度非对称上承式钢管混凝土拱桥，在更好的满足了高速列车运行的安全性、舒适性要求的前提下，同时充分融入自然、保护环境，全面协调整合了自然景观、建筑艺术和科技等方面的要求，营造了“青山、秀水、古镇、新桥”的意境，是极富想象力和韵律美感的景观建筑，是中国桥梁工程史上的又一里程碑，为山区高速铁路拱桥的建设提供了开创性的范例。

经济社会意义

酉水大桥是张家界经吉首至怀化高铁的重要组成部分和控制性工程，是影响湘西长远发展的精准扶贫项目。交通不便、基础设施差,曾是湘西发展的一大痛点。张吉怀高铁开通后,长沙与芙蓉镇之间的通行时间从6小时缩短到了2.5小时，湖南南北黄金旅游通道融入广阔的国家高速铁路网，极大的提高当地的交通出行水平，使世界各地的旅客更好的领略湘西美景，也为湘西地区吸引了更多人才，带动湘西地区经济高速发展。

稿件支持

中铁第四勘察设计院集团有限公司

编辑 / 李天颖

美编 / 赵雯

责编 / 裴小吟

审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲

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