▲ 临猗黄河大桥效果图
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- 菏泽至宝鸡高速公路临猗黄河大桥
- 2023年12月（计划建成时间）
- 全长5427m， 其中主桥长3816m， 跨径组合为(112+30×128+120)m
- 横向长挑臂闭口钢箱组合连续梁桥
- 主梁连续顶推总长度世界之最
- 中铁建投山西高速公路有限公司
- 山西省交通规划勘察设计院有限公司
- 中国铁建大桥工程局集团有限公司
菏宝高速临猗黄河大桥是沟通晋、陕两省，跨越黄河小北干流禹门口至潼关河段的特大型桥梁。全长5427m，其中主桥长3816m，主桥上部结构采用跨径128m的钢混组合连续梁，主梁为横向长挑臂闭口钢箱组合梁，采用顶推法施工，闭口钢箱梁顶推到位后再安装混凝土桥面板。采用高速公路双向4车道标准，整幅桥布置，桥面宽度26m，设计时速100km/h。
▲ 顶推施工
复杂的建设条件
1 滩槽不分明
主河槽历史摆动范围为河道全宽，约为3600m，根据河道管理部分批复意见河道全宽均按主河槽对待。
2 纵断线位高
桥面距河面平均高度83m，最大高度106m。
3 地质条件差
桥位河段河床覆盖20m～30m细砂，其下为粉质黏土层，地质钻探深度150m未见基岩。
4 冲刷深度大
桥位河段表层泥沙粒径小、起动流速低导致河槽最大冲刷水深32米。
5 地震烈度高
桥址基本动峰值加速度为0.15g，但河道表层的细砂层经判别为严重液化土层，对地震反应有明显的放大作用，导致特征周期长达1.3s，地震反应谱峰值平台超长。
6 桥面风速大
根据四年的桥位风观测，桥位基本风速29.6m/s，桥面高度处的设计风速为44.8m/s，且环评报告要求主桥设置2.5m高不透光材质的双侧声屏障，主梁实际迎风高度达8.5m，桥梁抗风问题较突出。
7 环保要求严
桥位跨越4个生态敏感区，环保部门要求项目建设及运营应尽可能的消除或降低水体扰动、噪音、振动、灯光对生态敏感区内的鱼类、鸟禽和动物栖息、繁殖产生的负面影响。
工程技术创新
1 长联构造措施
对于超长且采用顶推法施工的桥梁，为减少导梁个数和导梁拆除支架干扰黄河泄洪的影响，主桥共分两联，第一联为(112+14×128) =1904m，第二联为(14×128+120) =1912m，两联间设2080型伸缩缝，满足最大变形量2053mm的要求，摩擦摆减隔震支座纵向允许位移550mm，满足静力引起的位移需求，减隔震位移350mm，满足地震反应引起的位移需求。
2 耐候钢应用
主桥具有桥长、桥高、单桥用钢量大等特点，且桥位穿过4个生态敏感区，均属黄河乌鳢产卵区和候鸟栖息和繁衍地，为了避免钢材防腐涂装材料污染环境而降低当地生态环境质量，且减少运营阶段钢结构养护工作量，主桥钢材均采用免涂装的耐候钢，主要优点有：桥址位于黄河中游，跨越晋陕大峡谷，远离城市大气腐蚀环境，是耐候钢推广应用的理想环境；减少了防腐涂装对环境的干扰，提升了桥梁品质；从全寿命周期成本考虑，降低了钢结构成本。
3 双层组合构造
中支点负弯矩区两侧各20～28m范围内，钢箱梁底板浇筑50～60cm混凝土，通过底板纵向加劲肋开孔连接形成双结合构造，底板混凝土主要作用：作为结构构件直接参与受力，有效降低钢箱梁底板压应力，减小钢板厚度；对钢箱梁底板进行局部约束，提高了钢箱梁局部抗屈曲能力；增加了组合梁截面抗弯刚度，减小负弯矩区桥面板裂缝宽度。
▲ 底板纵向加劲肋开孔
4 斜撑管板连接构造
横向长挑臂钢混组合梁用于支承长挑臂横梁的斜撑大都采用圆钢管，在桥面荷载作用下圆钢管与横梁连接处极易发生疲劳破坏。为提高斜撑连接处的疲劳寿命，主桥斜撑采用方钢管，与横梁通过管板连接，焊缝采用熔透焊，为避免箱外环境对斜撑耐久性的影响，钢管端部设置密封板。一方面方钢管受压稳定性大于相同截面积的圆钢管，提高了斜撑承载力，另一方面方钢管壁厚4个面的壁厚可不等布置，与节点板焊接面的厚度可大于另两面，降低了连接处方钢管斜撑的疲劳名义应力幅，提高了斜撑连接处的疲劳寿命。
▲ 外斜撑节点连接
5 顶推腹板局部稳定构造
钢箱梁腹板高度达5.8m，顶推过程中，在弯矩、剪力和顶升力作用下，钢梁腹板极易发生局部失稳现象，其中设置支撑加劲肋是控制腹板局部稳定的主要措施。根据钢箱梁腹板厚度和顶升力布置支撑加劲肋，加劲肋分为2类：第1类在横肋间布置长支撑肋，间距1m，长支撑肋高3.5m；第2类横肋间布置长支撑肋+短支撑肋，间距0.5m，短支撑肋高1.8m，腹板稳定验算均满足规范设计要求。
▲ 1类支撑加劲肋布置示意（单位：cm）
▲ 2类支撑加劲肋布置示意（单位：cm）
6 抗风控制措施
为验证临猗黄河大桥设计方案的抗风稳定性，对主梁节段模型成桥开展风洞试验研究。首先采用构造简单的直线形声屏障，试验结果显示成桥运营阶段2.5m直线形声屏障组合梁发生了明显的竖向涡激共振现象，振动竖向位移最大为0.072m已超过规范允许值0.051m。然后对声屏障进行设计优化，采用折线形声屏障代替直线型声屏障，折线形声屏障由外侧立柱、内侧防撞护栏和隔音板组成，外侧立柱分上、下2部分，下立柱高1.5m向外倾斜18°，上立柱高1m与下立柱成120°向内倾斜，与防撞护栏共同固定隔音板，风洞试验数据表明其风致振动竖向位移最大为0.031m，均小于规范允许值0.051m。
▲ 声屏障风洞试验
▲ 折线形声屏障（单位：cm）
7 抗震控制措施
为降低地震对下部结构的影响，减少桩基础规模，除了上部主梁采用钢混组合梁结构以降低结构自重外，还采用摩擦摆减隔震支座降低地震对桥墩及基础的影响，每联中间4个桥墩设置固定型摩擦摆支座，其余均为纵向滑动型摩擦摆支座。结构抗震计算结果表明采用摩擦摆减隔振支座后，桥墩钢筋用量减少约20%，桩基根数由32根优化到24根。
“三纵十二横十二环”的重要组成部分
临猗黄河大桥是菏泽至宝鸡高速公路的控制性工程，是山西省高速公路网规划“三纵十二横十二环”的重要组成部分，也是山西省西南部西通陕西省渭南、西安两市，达陕、甘、宁等地，东经闻喜至垣曲高速公路抵河南省济源市，连接豫、鄂、皖等地的重要运输通道。本项目的建设，对促进山西省经济转型发展、全面建成小康社会发挥积极的推动和促进作用；为加快运城市"中原经济区"、"山西省国家资源型经济转型综合配套改革试验区"和"晋陕豫黄河金三角承接产业转移示范区"等三个国家级经济示范区的快速发展提供有力的交通支撑。
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