南京長江第二大橋北汊大橋總體設(shè)計
發(fā)布時間：2010-01-14 共2頁
三、橋梁總體設(shè)計
1.總體設(shè)計原則
綜合考慮橋址地形、地物、水文、地質(zhì)、通航，以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)、美學(xué)和結(jié)構(gòu)受力要求，盡量做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、造型美觀、施工方便可行，使用安全耐久，以期達(dá)到總體安全、適用、經(jīng)濟(jì)合理之目的。具體操作中，對于主橋側(cè)重于先進(jìn)性、引橋則側(cè)重于經(jīng)濟(jì)往來進(jìn)行橋型方案選擇及橋孔布設(shè)。
2．橋型方案及總體布置
橋跨總體布置中，重點(diǎn)考慮下述因素：
·兩岸均已建成長江南京河段達(dá)標(biāo)大堤，為堤防安全，應(yīng)避開大堤設(shè)墩，并留以足夠的安全距離，確保施工及運(yùn)營期大堤安全。
·考慮北汊航道航跡及其中心位置，盡可能使主橋中心與航道中心一致，并使主橋通航橋孔覆蓋航跡范圍，主橋不少于兩個通航孔，從利于通航和美學(xué)考慮，布置了三孔通航孔。
·盡量減少深水基礎(chǔ)，以縮短工期、節(jié)省投資。
·主橋邊中跨比大小，既考慮結(jié)構(gòu)合理受力，也考慮方便施工。考慮到一座大跨經(jīng)PC連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)在邊路近邊支點(diǎn)梁段裂縫的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，本橋主橋設(shè)計中，適當(dāng)減小了邊孔跨徑，降低邊、中跨徑比，以期盡量減小邊跨主拉應(yīng)力，避免裂縫產(chǎn)生，并有利于施工。
·橋址下伏基巖埋深不大，巖面平整。
·漫灘中引橋適當(dāng)采用稍大的跨徑，這一跨徑應(yīng)能跨越兩岸江堤，堤內(nèi)引橋則以經(jīng)濟(jì)跨徑布設(shè)。
·按照軟土路基允許最大填土高度要求，橋頭路堤填土高控制在5m以內(nèi)。
綜合考慮上述諸因素，在初步設(shè)計和技術(shù)設(shè)計階段，主橋擬定了90 3*165 90m和105＋3*180＋105m兩種跨徑組合的預(yù)應(yīng)力變截面連續(xù)箱梁和連續(xù)剛構(gòu)方案進(jìn)行了同深度的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。結(jié)果認(rèn)為，主孔165m的布孔方案已基本覆蓋了航跡范圍，滿足通航及防洪要求，且大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)整體性能良好，剛度大，變形小，行車舒適，斷面抗扭剛度大，抗震性能好，主墩剛度相對較大，抵抗航舶撞擊能力較強(qiáng)，全橋型線簡潔大方，施工難度不大，養(yǎng)護(hù)維修方便，造價適度，經(jīng)專家審查和交通部批準(zhǔn)，同意北汊主橋采用主跨 165m的五跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁方案。
最終北汊大橋橋跨總體布設(shè)方案為：
主橋 9（）＋3 X 165m＋90in＝675m等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋
北引橋 35m＋16*30m＋5*50m＝733．5m等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋
南引橋 5*50m＋17*30m＋3.5m＝763．5m等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋
全橋長 2172m.
主橋橋面標(biāo)高，按兩次邊孔在最高通航水位以上留有通航凈高18m考慮，橋面以主橋中心對稱設(shè)置2．957％的雙向縱坡，并沒半徑16000m的凸型豎曲線，為改善大橋景觀，展示大橋結(jié)構(gòu)造型美感，在大橋南、北引橋分別設(shè)置了半徑為8000m和4136m的平曲線。
3.主橋
（l）主梁截面形式及其構(gòu)造
大跨度PC 連續(xù)梁橋上部構(gòu)造結(jié)構(gòu)自量占設(shè)計荷載的比重，隨著跨度的增加而增大，在保證結(jié)構(gòu)剛度的前提下，盡可能地減輕上部結(jié)構(gòu)自重、并獲得較大的截面有效承載力，是其斷面設(shè)計首先考慮的問題。為此，橋梁結(jié)構(gòu)橫斷面布置，將六車道橋梁布置成上、下行分離的大懸臂三向預(yù)應(yīng)力單箱單室斷面，用頂板的橫向預(yù)應(yīng)力和腹板內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力筋來解決頂板受力及主梁腹板抗剪問題，采用大噸位預(yù)應(yīng)力體系及其合理布設(shè)．避免因布束增加頂、底板面積和齒板構(gòu)造。這樣的三向預(yù)應(yīng)力單箱單室斷面，具有抗扭剛度大，截面效率高、動力性能良好等優(yōu)點(diǎn)，并能有效地減輕上部構(gòu)造自重和減小下部結(jié)構(gòu)構(gòu)造尺寸，節(jié)省材料。
主橋箱梁架高由跟部的 8.8m，梁底按二次拋物線變化至跨中的 3.0m，分別為跨徑的1／18.75和1／55，單幅箱梁頂寬15.42m，設(shè)置向外的2％橫坡，頂板兩側(cè)翼板懸臂長3.96m，頂板厚0.28m，底板寬7.5m，厚1.1～0.3m，因板厚0.9～0.4m.箱梁在墩頂0號塊設(shè)厚度為 0.8m的兩道橫隔板，其位置與主墩側(cè)壁對應(yīng)，以便懸臂澆筑時，設(shè)置墩梁臨時固結(jié)構(gòu)造，在邊路端部箱梁設(shè)2.0m厚橫隔板。PC箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工，梁段劃分為8m（0號塊）＋5*2．5m＋5*3.0m＋5*3.5m＋8*4.0m，中跨、次邊跨合龍段長3.0m，邊跨合龍段長2．0m，邊跨支架現(xiàn)澆段長6．72m，梁段最大重量156t.
（2）預(yù)壓力體系
箱梁按三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計，縱向預(yù)應(yīng)力采用 27φj15.24，25φj15．24， 19φj15.24和 12φj15.24的 ASTM A416－92270級鋼絞線，OVM錨。僅在箱梁跟部幾個梁段布設(shè)腹板下彎束，余全為頂板束及底板束。頂、底板來均采用平灣、豎彎結(jié)合的空間束，集中錨固于腹板頂部承托中盡量靠近腹板的齒板上，以減小局部應(yīng)力和利于錨固集中力迅速傳至全斷面。箱梁頂板橫向預(yù)應(yīng)力采用 4φj15.24鋼絞線，BM-4型扁錨，以75的間距布置，單端交替張拉錨固。箱梁腹板內(nèi)以50m的間距單肢和雙肢設(shè)置了φL32精軋螺紋粗鋼筋的豎向預(yù)壓力筋、YGM錨。
根據(jù)工程總體工期安排，要求主、引橋同步施工，為使主橋縱向預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)不受引橋施工干擾，主橋邊孔正彎矩束采用梁端固定錨、梁內(nèi)張拉錨固的方式設(shè)置。
（3）主橋下部構(gòu)造
采用鋼筋混凝土空心薄壁墩，高樁承臺，群樁基礎(chǔ)。墩身為5m*7.5m矩形薄壁截面，壁厚 1.2m，為抵抗航舶撞擊的局部應(yīng)力，采用 50號混凝土，并適當(dāng)加大墩身鋼筋保護(hù)層厚度，在其中設(shè)置了鋼筋網(wǎng)。主墩承臺厚 3.5m，頂面標(biāo)高-0.5m，9φ2.5m鉆孔灌注嵌巖樁基礎(chǔ)。
（4）關(guān)于應(yīng)力控制
對大跨度PC 梁式橋，考慮其施工誤差，混凝土性能的不均勻性以及計算理論與這類三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工作性狀的差異等，并結(jié)合國內(nèi)已建同類橋架運(yùn)營實(shí)際工作狀況及出現(xiàn)的問題，設(shè)計中對主橋上都構(gòu)造各項應(yīng)力指標(biāo)進(jìn)行了控制，使之留有一定富余和安全儲備，以增加結(jié)構(gòu)安全度和耐久性。計算結(jié)果，主橋PC箱梁施工階段最大正應(yīng)力為 17.4MPa，最小正應(yīng)力為-0.46MPa，最大主拉應(yīng)力為-0.8MPa；運(yùn)營階段最大正應(yīng)力為 16．7MPa，最小正應(yīng)力 2.4MPa，最大主抗應(yīng)力為-0.8MPaMPa.并要求對豎向預(yù)應(yīng)力采取復(fù)拉工藝，計算中并僅計其豎向預(yù)應(yīng)力的部分作用，將其余部分豎向預(yù)應(yīng)力作為安全儲備考慮。
4.引橋
兩岸引橋均采用逐孔澆筑的等截面PC連續(xù)箱梁，跨兩岸大堤及堤外（河中）橋孔按50m布孔，堤內(nèi)按30m布孔，鉆孔灌基礎(chǔ)。
