武罐高速公路洛塘河雙層高架特大橋位于甘肅南部峽谷地區(qū)，地處西秦嶺山地，高中山地貌，境內山高谷深，溝谷狹窄，地層破碎，地質構造復雜，地震活動頻繁且強度大，距離“5.12汶川特大地震”震源300公里，地震動峰值加速度參數(shù)0.2g，生態(tài)環(huán)境脆弱，以滑坡、泥石流為主的地質災害極為發(fā)育且危害嚴重，是我省地形條件和地質構造最為復雜的地區(qū)。雙層高架橋具有節(jié)省空間、線形靈活的特點，可從空間上繞避不良地質，最大可能地保護生態(tài)環(huán)境，減小橋墩阻水面積，在地形狹窄、地質復雜、河道彎曲、洪水量大、橋墩阻水嚴重的特定條件下，相對于常規(guī)高速公路橋梁具有較大優(yōu)勢，是山區(qū)橋梁設計方案的一種必然選擇。根據(jù)對國內外雙層高架橋梁的調查分析，已建和在建的雙層橋梁大都位于城市及近郊，雙層橋梁對于減少占用土地、改善路線線形、發(fā)揮橋梁最大限度的跨越功能具有十分明顯的優(yōu)勢，而在深山峽谷地區(qū)、高地震烈度地區(qū)的高速公路上，尚未見到雙層高架橋梁的相關報道，洛塘河雙層高架橋在國內外屬首例。1989年，美國洛馬·普里埃塔地震致使舊金山的塞普里斯雙層高架橋梁發(fā)生嚴重震害，長度800米的上層公路橋橋面因框架墩柱斷裂而塌落在下層橋面上，上層框架完全毀壞。本項目所在地距離震源汶川300公里，也是我省受災最重的地區(qū)之一，因此在本項目設計中，充分吸取震害經驗、教訓的基礎上，加強對地震產生機理、地震動特性以及地震作用下各類結構動力響應特性、破壞機理、構件能力的研究，通過加強抗震設防意識，改進相關構造，減少地震破壞損失。在雙層高架橋梁的設計中，上下墩柱作為延性構件設計，上下墩柱抗剪按照能力保護構件設計，上下橫梁、節(jié)點按照能力保護構件設計，同時還進行了雙層高架橋單墩大比例尺寸模型的橫向偽推力橫向推倒試驗，確保結構安全，這也是本項目進行重點研究的一個方面。雙層高架橋較常規(guī)橋梁施工工藝要求高、工序多，施工技術復雜。本項目還進行了運營期間搶險救災方案及應急處理方案研究，對可能遇到的各種不利因素進行分析，確定各種預防措施及應急處理方案，確保橋梁在運營期間的安全。

　　洛塘河雙層高架橋位于武都區(qū)楓相鄉(xiāng)，橋址區(qū)線路順洛塘河展布，為“V”型峽谷，河道彎曲，地形狹窄，岸坡陡峻。本橋平面縱面均位于連續(xù)曲線上，最小平曲線半徑350m、最大超高橫坡6%、最大縱坡1.96%.左線橋梁總長1500m、右線橋梁總長1200m，其中雙層高架橋梁部分長度960m，其余部分均為分離式橋梁。左線在上層、右線在下層，兩線設計標高之差9.50m.本橋橋梁高度達30m、左右墩柱高度差別較大，上下層橋梁均采用簡支轉連續(xù)體系，跨徑選用30m預應力混凝土組合小箱梁，分離式橋梁部分采用雙柱式橋墩，矩形截面，上下疊置部分橋梁雙層框架式橋墩（最大墩高27m），兩處獨柱式橋墩（最大墩高17m），基礎為鉆孔灌注嵌巖樁基礎；橋臺為重力式U型橋臺，擴大基礎。

　　工程創(chuàng)新：

　　1、洛塘河雙層高架橋梁結構選型新穎獨特，具有原創(chuàng)性，在國內外屬首例。該橋橋位區(qū)地形地質條件復雜、滑坡泥石流等地質災害頻發(fā)、地震烈度高、河道洪水大，在如此困難條件下，洛塘河雙層高架橋從路線布置、橋型比選、跨徑選擇、框架橋墩選型等方面獨具匠心，體現(xiàn)了安全、環(huán)保、創(chuàng)新的理念。

　　2.雙層高架橋橋墩擬靜力試驗研究技術國內領先。山區(qū)公路雙層高架橋通常屬于典型的非規(guī)則橋梁，山區(qū)雙層高架橋橋墩高，高階振型對結構的地震響應及位移延性能力有顯著的影響；橋墩在遭受橫向地震作用時，受力非常復雜，結構潛在的塑性鉸區(qū)域可能多達8個，因此其設計超出了現(xiàn)有國內外抗震設計規(guī)范的應用范圍�；�于以上背景，本研究針對洛塘河雙層高架特大橋進行了縮尺模型的擬靜力試驗，研究了低周反復荷載作用下雙層高架橋的破壞形態(tài)、特征荷載、位移延性、剛度退化、耗能能力等性能進行了深入分析和討論，同類型橋梁橋墩擬靜力試驗研究技術國內領先。

　　3.雙層高架橋抗震性能研究實屬首次。針對洛塘河雙層高架特大橋設計方案，建立了空間動力計算模型，研究了該結構的動力特性，采用反應譜和時程分析方法，分析得到了兩個設防水準的地震作用下結構主要構件（含基礎）的地震反應，并對結構進行了驗算，確定了墩柱的合理配筋。由于墩柱截面的初始配筋率較高，在P1概率的地震作用下，墩梁各截面的抗彎承載力富余較大。同時橋墩與蓋梁和基礎的能力需求比基本相等，不符合抗震設計的“能力保護”思想，需要適當降低墩柱的配筋率。將墩柱的配筋率降至1.05%時，分析發(fā)現(xiàn)，在P1概率地震水平下，上下墩柱、蓋梁和樁基的所有截面，能力需求比均大于1.0，滿足抗震規(guī)范的要求。在P2概率的地震作用下，墩柱截面進入塑性，進行結構的非線性時程分析發(fā)現(xiàn)，除墩柱進入塑性外，蓋梁和樁基礎均保持彈性，滿足設計要求。

　　4.雙層高架橋減隔震研究亦屬首次。針對洛塘河雙層高架特大橋設計方案，建立了空間動力計算模型，研究了采用減隔震設計時結構的抗震性能，墩柱和樁基礎的內力減震效果顯著，特別是橫橋向，減隔震后支座位移達0.204m；因此擋塊應預留足夠間隙，以使減震效果正常發(fā)揮。

　　5.雙層高架橋梁運營安全性的考慮車輛行駛在雙層高架橋梁上，下層橋梁行駛車輛容易產生心理壓迫、視線阻隔等感覺，因此，雙層橋梁長度不宜過大，對在施工及運營過程中，出現(xiàn)的各種緊急情況，應做好應急處理措施。主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

　�、�。橋梁港灣式緊急停車帶山區(qū)高速公路橋隧比例高，運營期間出現(xiàn)緊急情況時，需要一定數(shù)量的緊急停車帶以供停車救援，因此必須在橋梁上設置港灣式緊急停車帶，停車帶長度30m，漸變段長度兩側各15m，停車帶加寬寬度2.5m.雙層高架橋上層橋梁可以通過增加相鄰三個墩的上蓋梁懸臂設置港灣式緊急停車帶，下層橋梁若在框架式橋墩內設置停車帶會增加框架跨度，一般選擇在分離式橋梁部分設置港灣式緊急停車帶。洛塘河雙層高架橋梁上下層各設置了兩處港灣式緊急停車帶。

　�、�。防火措施當下層橋梁遇到火災等情況時，除了有高速公路交通工程消防設施的配置以外，還應該提高結構自身的防火能力，洛塘河雙層高架橋梁是在上層箱梁的底部及側面、上層蓋梁的底部及側面、墩柱的內層涂刷消防涂料，提高結構防火能力。

　　⑶。橋墩防撞設施山區(qū)橋梁位于河道和陡坡上的橋墩經常受到山坡滾石的撞擊，在橋梁設計中，一般先清除橋位兩岸山坡上的孤石、懸石，以免石頭滾落到橋面上或者沖撞橋墩；對距離較近山體采用主動柔性防護網進行防護，同時在橋墩底部3—5m高度范圍設置鋼筋混凝土防撞套筒，套筒與橋墩之間設置5cm厚橡膠緩沖層，以吸收撞擊能量。

　　技術難點和創(chuàng)新點:

　　擬建項目位于甘肅省東南部，屬秦嶺山地。路線受地形、工程地質條件、白龍江及現(xiàn)有G212公路和沿線村鎮(zhèn)等眾多因素影響，橋隧相連，工程艱巨，技術復雜，主要特點如下：

　　1、地形條件、地質條件復雜，沿線不良地質分布較廣，主要表現(xiàn)有斷層、構造大斷裂、滑坡、崩塌、泥石流等。

　　2、路線沿河谷布設走廊狹窄，沿線干擾物眾多，路線平面布設困難。縱面設計受白龍江河洪水位、現(xiàn)有G212公路高程控制。

　　3、總體方案復雜、橋隧比例大、橋梁結構形式多樣。洛塘河雙層高架橋具有節(jié)省空間、線形靈活的特點，可從空間上繞避不良地質，最大可能地保護生態(tài)環(huán)境，減小橋墩阻水面積，在地形狹窄、地質復雜、河道彎曲、洪水量大、橋墩阻水嚴重的特定條件下，相對于常規(guī)高速公路橋梁具有較大優(yōu)勢，是山區(qū)橋梁設計方案的一種必然選擇。

　　4、本路段隧道較多，穿過區(qū)域地形復雜，巖性多變，受地形條件限制，部分隧道斷面無法采用分離，需設置連拱隧道。

　　5、本項目隧道多，且基本為隧道群，隧道的監(jiān)控聯(lián)網、防災救援等是隧道機電的設計重點。

　　6、土地資源貧乏，水土流失嚴重。