泰州长江大桥设计及创新

1、泰州长江大桥设计及创新泰州长江大桥设计及创新韩大章韩大章江苏省交通规划设计院有限公司江苏省交通规划设计院有限公司1. 1. 项目概况及技术标准项目概况及技术标准2. 2. 主桥方案选择主桥方案选择3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计4. 4. 关键技术问题及创新关键技术问题及创新 汇汇 报报 内内 容容1. 1. 项目概况及技术标准项目概况及技术标准 泰州大桥位于江苏省长江中段，北接泰州市，南连镇江市和常州市，大泰州大桥位于江苏省长江中段，北接泰州市，南连镇江市和常州市，大桥上游距润扬大桥桥上游距润扬大桥66km66km，下游距江阴大桥，下游距江阴大桥57km57km。 镇江市扬州市扬中市

2、常州市泰州大桥泰州大桥润扬大桥润扬大桥江阴大桥江阴大桥泰州市1. 1. 项目概况及技术标准项目概况及技术标准 n 泰州长江公路大桥位于江泰州长江公路大桥位于江苏省长江的中段，处于江阴苏省长江的中段，处于江阴长江大桥和润扬长江大桥之长江大桥和润扬长江大桥之间，北接泰州市，南联镇江间，北接泰州市，南联镇江市和常州市市和常州市 项目全长项目全长62.088km62.088km，包括主，包括主江大桥和夹江大桥及相应引江大桥和夹江大桥及相应引桥接线工程。项目总投资桥接线工程。项目总投资93.793.7亿元，项目总工期为亿元，项目总工期为5 5年年半。半。n项目区域地貌上属长江三角项目区域地貌上属长江三角

3、洲冲积平原区，地势平坦开洲冲积平原区，地势平坦开阔阔 跨江大桥工程包括主江大桥工程和夹江大桥工程。跨江大桥工程包括主江大桥工程和夹江大桥工程。 主江大桥的主江大桥的起点为北岸引桥桥台与北岸接线工程的交界点，起点桩起点为北岸引桥桥台与北岸接线工程的交界点，起点桩号为号为K12+795.000；终点为南岸引桥桥台与南岸接线工程的交界点，终；终点为南岸引桥桥台与南岸接线工程的交界点，终点桩号为点桩号为K19+564.286；全长；全长6769.286 m。 夹江大桥的起点在夹江大桥的起点在K22+597.75处，终点在处，终点在K25+412.75，全长，全长2815 m 1. 1. 项目概况及技术

4、标准项目概况及技术标准 n 公路等级：公路等级： 双向六车道高速公路双向六车道高速公路n 设计车速：设计车速： 100 km/h100 km/hn 桥梁结构设计基准期：桥梁结构设计基准期： 100100年年n 车辆荷载等级：车辆荷载等级： 公路公路-I-I级级n 桥面净空及标准横断面：桥梁标准宽度：桥面净空及标准横断面：桥梁标准宽度：33 m33 m，净空高度为，净空高度为5m5m1. 1. 项目概况及技术标准项目概况及技术标准 n 纵坡：纵坡：3%3%n 横坡：横坡：2 2n 抗震设防标准：抗震设防标准：n 抗风设计标准：抗风设计标准： 运营阶段设计重现期：运营阶段设计重现期：100100年

5、年 施工阶段设计重现期：施工阶段设计重现期：10103030年，根据具体情况采用年，根据具体情况采用 n 设计洪水频率：主桥、引桥设计洪水频率：主桥、引桥1/3001/300n 跨江大桥设计水位：跨江大桥设计水位： (85(85国家高程系统国家高程系统 ) )1. 1. 项目概况及技术标准项目概况及技术标准 n 通航净空尺度：通航净空尺度：760+220m760+220m，净高净高5050m,24mm,24m1. 1. 项目概况及技术标准项目概况及技术标准2. 2. 主桥方案选择主桥方案选择3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计4. 4. 关键技术问题及创新关键技术问题及创新n 桥位区大部分

6、河床面高程桥位区大部分河床面高程在在-15-15-20m-20m间间n 深泓在右侧、最深处河床深泓在右侧、最深处河床高程高程-30m-30mn 2.0m 2.0m高程水面线宽约高程水面线宽约2100m2100mn 左岸边坡较缓，一般在左岸边坡较缓，一般在1 1：3 3n 右岸的边坡较陡，接近右岸的边坡较陡，接近1 1：2 2 河床断面一般情况河床断面一般情况金 城 七 队国金 城 六 队字圩平土公园一队十南园鱼钓小 四 圩新 二 圩泰 州 大 桥 桥 轴 线2.0m高程水面线大堤大堤边塔中心线边塔中心线桥位区水下地形桥位区水下地形桥位河床断面桥位河床断面2. 2. 主桥方案选择主桥方案选择 桥

7、型方案构思桥型方案构思1080108067067.5+70+100+70+67.52x1080m悬索桥120120540540540540789143078956+67+6767+67+566391430m悬索桥39039065+100+65670980570300803001740980m斜拉桥806392. 2. 主桥方案选择主桥方案选择 2. 2. 主桥方案选择主桥方案选择 桥型方案比选桥型方案比选2. 2. 主桥方案选择主桥方案选择 桥型方案比选桥型方案比选 结合大桥桥位河床断面特性及桥位处的自然环境条件，以最大限结合大桥桥位河床断面特性及桥位处的自然环境条件，以最大限度保障通航、保障

8、长江深水岸线利用、建设节约型工程为根本出发点，度保障通航、保障长江深水岸线利用、建设节约型工程为根本出发点，主桥最终选择了主桥最终选择了三塔两跨悬索桥三塔两跨悬索桥方案，跨径布置为方案，跨径布置为390+1080+1080+390m390+1080+1080+390m。为世界首次建造千米级三塔两主跨悬索桥。为世界首次建造千米级三塔两主跨悬索桥。 桥位下游长江桥位下游长江北岸岸线利用北岸岸线利用设计阶段基础资料、专题及科研成果报告一览表设计阶段基础资料、专题及科研成果报告一览表 序号分类报告名称承担单位1泰州公路过江通道1：2000比例尺地形图航测数字化测图江苏省测绘工程院2泰州公路过江通道气候

9、背景及风参数研究报告江苏省气象科学研究所3泰州长江公路大桥初步设计阶段工程场地地震安全性评价江苏省地震工程研究院4泰州公路过江通道工程地质勘察报告江苏省交通规划设计院5泰州长江公路大桥抗震性能及结构体系优化研究同济大学6泰州长江公路大桥结构抗风性能研究同济大学7泰州长江公路大桥三塔两跨悬索桥结构分析研究泰州长江公路大桥项目设计组8三塔悬索桥主缆与中主鞍座间抗滑移试验研究泰州长江公路大桥项目设计组9泰州长江公路大桥船舶撞击数模分析及基础防撞研究上海船舶运输科学研究所10泰州长江公路大桥桥墩冲刷模型试验研究河海大学11泰州长江公路大桥建筑造型及美学设计研究同济大学12三塔两跨悬索桥上部结构安装施工

10、技术研究中交第二公路工程局13泰州长江公路大桥锚碇沉井、中塔沉井基础施工技术研究中国交通建设集团14大跨度预应力混凝土梁桥长期变形的控制技术研究解放军理工大学15泰州大桥主塔桩基础设计关键技术研究同济大学16泰州大桥钢塔疲劳设计荷载与方法研究同济大学17夹江大桥连续箱梁裂缝控制和配筋设计研究东南大学18主缆除湿系统研究江苏省院基础资料专题及科研1. 1. 项目概况及技术标准项目概况及技术标准2. 2. 主桥方案选择主桥方案选择3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计4. 4. 关键技术问题及创新关键技术问题及创新日本来岛大桥3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.1 3.1 多塔悬索桥国

11、内外设计及研究现状多塔悬索桥国内外设计及研究现状美国旧金山奥克兰海湾大桥日本南、北备讚濑户大桥3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.1 3.1 多塔悬索桥国内外设计及研究现状多塔悬索桥国内外设计及研究现状 以前，在需连续大跨布置时，多将两座或三座悬索桥联袂布置，以前，在需连续大跨布置时，多将两座或三座悬索桥联袂布置，中间共用锚碇中间共用锚碇。 位于法国中部的Chateauneuf桥是一座五跨悬索桥，建于1840年，1937年重建，桥宽7m，跨径布置为49.15m+ 3x59.50m+49.15m。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.1 3.1 多塔悬索桥国内外设计及研究现状多

12、塔悬索桥国内外设计及研究现状 19 19世纪和世纪和2020世纪上半叶，欧洲建造了多座小跨径多塔悬索桥，大世纪上半叶，欧洲建造了多座小跨径多塔悬索桥，大部分采用塔顶纵向水平束来提高结构刚度。部分采用塔顶纵向水平束来提高结构刚度。莫桑比克Save河桥 1965年莫桑比克建成的Save河桥2（见下图）是目前在正式文献中唯一见到的已建多跨悬索桥，在莫桑比克独立前由其宗主国葡萄牙设计和建造。该桥为五跨连续无加劲斜吊索悬索桥，跨径布置为110+3210+110m，全长870m，桥宽10.6m 1961 1961年年7 7月建成日本小鸣门桥两个主跨均为月建成日本小鸣门桥两个主跨均为160m160m，总长为

13、，总长为441.4m441.4m，桥宽为，桥宽为7m7m，中塔为钢筋混凝土，中塔为钢筋混凝土A A形塔。形塔。 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.1 3.1 多塔悬索桥国内外设计及研究现状多塔悬索桥国内外设计及研究现状 智利智利ChacaoChacao海峡悬索桥海峡悬索桥主跨跨径主跨跨径为为1055m+1100m1055m+1100m，采用钢加劲梁，全，采用钢加劲梁，全宽宽23.3m23.3m，高，高3.5m3.5m，为双向四车道；，为双向四车道；主缆间距为主缆间距为21.6m21.6m；中间塔采用；中间塔采用A A型中型中塔，以保证其刚度。塔，以保证其刚度。 该桥因资金筹措原因至

14、今未实际该桥因资金筹措原因至今未实际展开。展开。 智利Chacao海峡悬索桥加劲梁断面3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.1 3.1 多塔悬索桥国内外设计及研究现状多塔悬索桥国内外设计及研究现状 青岛海湾大桥青岛海湾大桥的工可曾提出主跨的工可曾提出主跨2x1200m1200m的三塔悬索桥的三塔悬索桥方案。方案。 阳逻大桥阳逻大桥的初步设计提出主跨的初步设计提出主跨2x700m2x700m的三塔悬索桥的三塔悬索桥方案，中塔采方案，中塔采用混凝土用混凝土A A型塔型塔 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.1 3.1 多塔悬索桥国内外设计及研究现状多塔悬索桥国内外设计及研究现状3

15、9010801080390泰州扬中桥跨布置为：桥跨布置为：390+1080+1080+390m390+1080+1080+390m小四圩新二圩国土公园圩字平金城七队金城六队三塔悬索桥跨布置三塔悬索桥跨布置3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计三塔悬索桥跨布置三塔悬索桥跨布置三塔悬索桥墩位三塔悬索桥墩位 1080m22m149m1080m22m40.8m160m40.8m右岸岸坡较陡，主塔距水边的距右岸岸坡较陡，主塔距水边的距离稍许加大，以避免主塔基础施离稍许加大，以避免主塔基础施工堆载对边坡造成不利影响工堆载对边坡造成不利影响 。右岸坡较陡，右边塔不

16、宜向江中右岸坡较陡，右边塔不宜向江中移动，如主跨跨度减小为移动，如主跨跨度减小为2x1040m2x1040m，由于南边塔控制点不，由于南边塔控制点不动北边塔塔向江中移动动北边塔塔向江中移动80m80m，主，主跨跨度减小跨跨度减小3.7%3.7%，主塔基础设置，主塔基础设置在在-2.0m-2.0m的浅水中，施工大为不的浅水中，施工大为不便。便。 桥位处桥位处2.0m2.0m高程水面线宽度高程水面线宽度2100m 2100m 1080108067067.5+70+100+70+67.52X1080m悬索桥120120540540540540789143078956+67+6767+67+56639

17、1430m悬索桥39039065+100+65670980570300803001740980m斜拉桥806393. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计小四圩圩金城六队北锚碇位置选择北锚碇位置选择 南锚碇位置选择南锚碇位置选择 北锚前沿距大堤最小水平距离北锚前沿距大堤最小水平距离134m134m，另一个方向另一个方向175m175m。考虑到结构对称性和景观上的需要，考虑到结构对称性和景观上的需要，南岸边跨也取为南岸边跨也取为390m390m。 南锚碇前沿距大堤堤顶的水平距离较南锚碇前沿距大堤堤顶的水平距离较北岸大，为北岸大，为193m193m，三塔悬索

18、桥跨布置三塔悬索桥跨布置3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计n 桥跨结构合理的竖向刚度桥跨结构合理的竖向刚度n 主缆与鞍座间抗滑移安全主缆与鞍座间抗滑移安全n 中塔本身的强度及稳定安全中塔本身的强度及稳定安全n 尽量降低工程数量尽量降低工程数量主要目标主要目标n 中塔的刚度（材料、外形、塔高）中塔的刚度（材料、外形、塔高）n 结构支承体系（支承模式、中央扣等）结构支承体系（支承模式、中央扣等）关键关键结构行为特点结构行为特点3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计三塔悬索桥结构比选三塔悬索桥结构比选 n中中

19、 塔塔n支承体系支承体系n其其 它它塔型塔型边中塔高差边中塔高差材料材料结构比选结构比选 A A型塔型塔I I型塔型塔人字型塔人字型塔混凝土混凝土钢钢钢与混凝土混合钢与混凝土混合塔梁间纵、横、竖向连接塔梁间纵、横、竖向连接中央扣中央扣矢跨比矢跨比边塔边塔主梁高度主梁高度中塔基础中塔基础锚碇基础等锚碇基础等3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 n 桥跨竖向刚度合适桥跨竖向刚度合适n 主缆与鞍座间抗滑移问题得到较好的解决主缆与鞍座间抗滑移问题得到较好的解决n 中塔强度安全有保障中塔强度安全有保障n 中塔稳定满足规范要求中塔稳定满足规范要求n 中塔及中塔基础工程规模较小中塔及中塔基础工程规模较小

20、 比选一般原则比选一般原则 n A A型塔型塔n I I型塔型塔n 人字型塔人字型塔中塔考虑塔型中塔考虑塔型 中塔方案比选中塔方案比选3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中塔方案比选中塔方案比选 结论：结论：方案一作为中塔推荐方案。方案一作为中塔推荐方案。方案一：K形上横梁人字形钢中塔方案二：叉形上横梁人字形钢中塔方案三：A形混凝土中塔立面立面侧面立面侧面侧面65.9006.00065.900+59.1416.000+81.6764188.50078.00+59.1416.00065.900+81.676478.00188.500188.50050072002253.5182501046

21、01205021355006001800180021355314.1549050050060021352135500358040801105010682.46501500300600360018008002202202202203580408072002253.51146018250111607321.71825070052901800180054905314.16005006003500/23500/252906007006004270/24270/2500500600 50010682.4110505003006003838.3600 5006003580/24080/23580/2408

22、0/23. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 方案二：叉形上横梁混凝土边塔方案三：K形上横梁钢边塔方案一：K形上横梁混凝土边塔立面侧面立面侧面立面侧面3004300/270090053.000180.0001780090042002.0001165010504180/24180/21000800178004300/2360360360钢斜撑80053.0001780080010004180/24180/22.000180.0007004300/25008001140041001000178004300/21780010900172001240060020802080+53.000+2.000

23、3900600+2.0009600600510015003006504080+180.000300700+180.000结论：结论：与中塔推荐方案对应的方案一作为边塔推荐方案。与中塔推荐方案对应的方案一作为边塔推荐方案。边塔方案比选边塔方案比选 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 边塔刚度比较边塔刚度比较 n边塔刚度对主要构件内力和变形基本没有影响。边塔刚度对主要构件内力和变形基本没有影响。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中边塔高度比较中边塔高度比较 塔高比较的主要结果塔高比较的主要结果3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中边塔高度比较中边塔高度比较 塔高比较的主要结果塔

24、高比较的主要结果塔高比较结论塔高比较结论 经多方面综合比选经多方面综合比选,再考虑景观因素，最终采用中塔较边塔高再考虑景观因素，最终采用中塔较边塔高20m（第三方案）的主塔高度方案。（第三方案）的主塔高度方案。 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 支承体系比选支承体系比选1 1、主梁与中塔的竖向连接、主梁与中塔的竖向连接n竖向竖向支座竖向竖向支座n设设0 0吊索吊索n梁塔间竖向不约束梁塔间竖向不约束 结论：结论：中塔处不设竖向刚性约束、但设竖向限位挡块的支承中塔处不设竖向刚性约束、但设竖向限位挡块的支承方式。方式。通过上下游竖向限位挡块联合作用，使主梁的扭转振动得通过上下游竖向限位挡块联

25、合作用，使主梁的扭转振动得到一定程度的约束，对于减小风荷载作用下扭转振动的振幅有所到一定程度的约束，对于减小风荷载作用下扭转振动的振幅有所帮助。帮助。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 支承体系比选支承体系比选2 2、主梁与中塔的纵向连接、主梁与中塔的纵向连接n纵向不约束纵向不约束n弹性索约束弹性索约束n刚性挡块约束刚性挡块约束梁塔间纵向设约束梁塔间纵向设约束n显著提高主缆与中主鞍座间抗滑移安全系数显著提高主缆与中主鞍座间抗滑移安全系数n减小加劲梁竖向挠度减小加劲梁竖向挠度n改善中主塔受力改善中主塔受力n极大的减小加劲梁纵向活载位移极大的减小加劲梁纵向活载位移 结论：主梁与中塔间设置纵向

26、弹性约束，构造相对简单结论：主梁与中塔间设置纵向弹性约束，构造相对简单 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 支承体系比选支承体系比选3 3、中央扣、中央扣n不设中央扣不设中央扣n设一对柔性中央扣设一对柔性中央扣n设三对柔性中央扣设三对柔性中央扣3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 支承体系比选支承体系比选结论：不采用设中央扣方案。结论：不采用设中央扣方案。3 3、中央扣、中央扣优点：优点：减小加劲梁纵向活载位移减小加劲梁纵向活载位移只设置一对中央扣，效果不显著只设置一对中央扣，效果不显著设三对中央扣，对抗滑移及加载跨的挠度有改善设三对中央扣，对抗滑移及加载跨的挠度有改善缺点：缺点：存

27、在卸载、疲劳破坏隐忧存在卸载、疲劳破坏隐忧主梁上的锚固构造比较复杂主梁上的锚固构造比较复杂弹性索的拉力有较大增加弹性索的拉力有较大增加3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 矢跨比比选矢跨比比选随主缆矢跨比的减小：随主缆矢跨比的减小：n 主缆丝股的抗滑安全系数主缆丝股的抗滑安全系数 K K 有所增加，但增加幅度不大有所增加，但增加幅度不大n 对中塔截面的应力影响不大对中塔截面的应力影响不大 n 主梁挠度同步增加主梁挠度同步增加 n 主缆、锚碇的工程数量增加主缆、锚碇的工程数量增加3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 随着主缆矢跨比减小：随着主缆矢跨比减小：n 扭转基频减小扭转基频减小n

28、竖弯基频增加竖弯基频增加n 扭弯频率比减小扭弯频率比减小n 颤振临界风速减小颤振临界风速减小综合全桥静、动力分综合全桥静、动力分析比选，以减少工程数量析比选，以减少工程数量为考量，三塔悬索桥方案为考量，三塔悬索桥方案主缆矢跨比采用主缆矢跨比采用1/91/9。 矢跨比比选矢跨比比选3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 加劲梁梁高比较加劲梁梁高比较 n加劲梁高度的变化，对活载挠度有轻微影响加劲梁高度的变化，对活载挠度有轻微影响n对其他指标基本没有影响。对其他指标基本没有影响。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 加劲梁梁高比较加劲梁梁高比较 梁高增大，对提高抗风稳定梁高增大，对提高抗风稳定

29、性十分有利。性十分有利。3.5m3.5m比比3.0m3.0m增加的钢料有限增加的钢料有限结论：综合静动力比较，初结论：综合静动力比较，初步设计加劲梁高度取步设计加劲梁高度取3.5m3.5m。 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中塔基础比选中塔基础比选 n 圆形沉井圆形沉井n 矩形沉井矩形沉井n 群桩基础群桩基础 118118根根3.1m/2.8m3.1m/2.8m钻孔钻孔灌注桩。桩长灌注桩。桩长105m105m。 长宽高长宽高58.658.644.5 76m直径直径64m,高高76m3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中塔基础比选中塔基础比选经综合比较经综合比较, , 圆角矩形沉

30、井优于圆形沉井。圆角矩形沉井优于圆形沉井。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中塔基础比选中塔基础比选经综合比较经综合比较, , 推荐沉井方案。推荐沉井方案。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 锚碇基础方案比选锚碇基础方案比选矩形沉井基础矩形沉井基础北锚碇北锚碇52.0m52.0m58.858.857m57m；南锚碇；南锚碇50.0m50.0m56.856.851m51m。矩矩形形沉沉井井亚粘土（混粉砂）注浆片石AA600400B-BA-A淤泥质亚粘土粉砂粉砂（密实）中砂（密实）10005880片石浆注水水5910BB沉井盖板-55.02.0水水片石注浆片石注浆水片石注浆水片石注浆

31、52005880片石注浆水片石注浆水片石注浆片石注浆水水沉井封底（软塑）（中密稍密）57003. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 锚碇基础方案比选锚碇基础方案比选圆形沉井基础圆形沉井基础北锚外径北锚外径65m65m，南锚外径，南锚外径63m63m，沉井高分别为，沉井高分别为57m57m和和51m51m。 圆圆形形沉沉井井3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 锚碇沉井基础方案比选锚碇沉井基础方案比选矩形沉井布置紧凑，与锚碇外形良好匹配，纵向刚度大，受力合理。矩形沉井布置紧凑，与锚碇外形良好匹配，纵向刚度大，受力合理。 结论：结论：推荐矩形沉井基础方案。推荐矩形沉井基础方案。 矩形沉井与圆

32、形沉井工程数量比较矩形沉井与圆形沉井工程数量比较( (以北锚为例以北锚为例) ) 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 不同持力层沉井工程数量比较表不同持力层沉井工程数量比较表浅埋：浅埋：由于软塑的亚粘土（北锚）和稍密的粉砂（南锚）承载力太低，由于软塑的亚粘土（北锚）和稍密的粉砂（南锚）承载力太低，易沉降，不宜作为持力层。故不考虑该方案。易沉降，不宜作为持力层。故不考虑该方案。中埋、深埋的比较：中埋、深埋的比较：虽然深埋于虽然深埋于中砂层中砂层的地基承载力较中埋于的地基承载力较中埋于粉砂层粉砂层要大，但由于锚碇受力的特点决定了沉井的最小平面尺寸是由基底的要大，但由于锚碇受力的特点决定了沉井

33、的最小平面尺寸是由基底的偏心距控制的。深埋时沉井平面尺寸为偏心距控制的。深埋时沉井平面尺寸为52.852.850m50m，深度，深度65m65m，因此工，因此工程数量、施工难度和费用均大于中埋方案。程数量、施工难度和费用均大于中埋方案。 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 锚碇沉井埋深比选锚碇沉井埋深比选主要计算结果主要计算结果 锚碇沉井埋深比选锚碇沉井埋深比选3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 锚碇基础方案比选锚碇基础方案比选地下连续墙地下连续墙外形尺寸与沉井相同，墙体锚固于基底以下外形尺寸与沉井相同，墙体锚固于基底以下29m29m（北锚）和（北锚）和26m26m（南锚）（南锚）

34、南锚墙体高南锚墙体高77m77m，北锚墙体高，北锚墙体高86m86m。160 1080520010805880200片石注浆片石注浆片石注浆1080 160160片石注浆片石注浆1080片石注浆水水水水水水片石注浆12501602001250200片石注浆20016012501250160水水平面图43002900-84.0中砂1000粉砂-55.0底 板水水片石注浆片石注浆粉砂5880+2.02001601250125016016020012501250400顶 板600淤泥质亚粘土亚粘土（混粉砂）3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 锚碇基础方案比选锚碇基础方案比选结论：推荐矩形沉井基

35、础方案。结论：推荐矩形沉井基础方案。 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 主桥结构方案主要比选一览表主桥结构方案主要比选一览表主桥方案比较一览表矩形沉井基础比较推荐方案比较的项目横梁人字形钢中塔方案二：叉形上梁人字形钢中塔方案一：K形上横混凝土中塔方案三：A形中塔桩基础中塔基础圆形沉井基础横梁钢边塔及配套桩基边塔及基础砼边塔及配套桩基方案一：K形上横梁混推荐方案比较的项目比较砼边塔及配套桩基方案二：叉形上横梁锚碇基础中央扣沉井基础方案三：K形上地下连续墙基础无有3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 支承体系支承体系线 - 表示阻尼器。 - 表示活动支座 。附注: - 表示弹性索。 -

36、 表示限位挡块。加劲梁中心线弹性索加劲梁纵向支承示意加劲梁中心线加劲梁侧向支承示意加劲梁中心线加劲梁竖向支承示意中心边塔塔心线中主塔心线中边3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计主缆和吊索主缆和吊索 n每根主缆由每根主缆由169169股索股组成，每根索股由股索股组成，每根索股由9191丝直径为丝直径为5.2mm5.2mm的镀锌高强钢丝组成。的镀锌高强钢丝组成。n钢丝极限抗拉强度为钢丝极限抗拉强度为1670MPa1670MPa，单根索股，单根索股无应力长约无应力长约3100m3100m。n吊索采用高强平行钢丝，吊索标准间距吊索采用高强平行钢丝，吊索标准

37、间距为为16.0m16.0m，钢丝标准强度为，钢丝标准强度为1670MPa1670MPa。上下。上下两端均采用销接式，锚头采用热铸锚。两端均采用销接式，锚头采用热铸锚。n 索夹采用销接式，索夹材料采用索夹采用销接式，索夹材料采用ZG20SiMnZG20SiMn 加劲梁锚头箱梁耳板吊索减振架索夹锚头主缆L3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计n主缆矢跨比采用主缆矢跨比采用1/91/9，主缆横向中心距为，主缆横向中心距为34.8m34.8m。加劲梁加劲梁 梁高梁高3.5m3.5m，全宽，全宽39.1m39.1m，内侧普通车道和紧急停车带顶板厚，内侧普通车

38、道和紧急停车带顶板厚14mm14mm，并采，并采用用6mm6mm厚厚U U形肋加劲，外侧重车道形肋加劲，外侧重车道6m6m范围内顶板厚范围内顶板厚16mm16mm，并采用，并采用8mm8mm厚厚U U形肋形肋加劲，采用加劲，采用Q345dQ345d钢。钢。9333.49333.4120012002000750750缘路带带隔分带缘路设计高程位置泄水管泄水管箱内小车及人行孔391001040010400光缆孔管线孔62502900中央分隔带防撞护栏3x3750=11250300050014004503x3750=112503000140050045033000/233000/235800/235

39、800/236700/236700/239100/239100/2灯柱主缆吊索中心线边缘防撞护栏边缘防撞护栏灯柱吊索中心线主缆5.5cm桥面铺装2%2%管线孔12923500184112921841625029003. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计边塔设计边塔设计 n 群桩基础，单桩直径群桩基础，单桩直径2.8m2.8m，共共4646根，桩长根，桩长98m98m（南塔）和（南塔）和103m103m（北塔），按摩擦桩设（北塔），按摩擦桩设计；计；n 哑铃型承台，平面尺寸哑铃型承台，平面尺寸32.632.632.556m32.556m，厚，厚6m6m

40、；180.0004.300下横梁断面下横梁断面塔底断面塔顶断面175709003970117509004080/24080/29001175039709001757090080060010005050800600827.9838.490080090050950811.13. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计n混凝土索塔，塔高混凝土索塔，塔高175.7m175.7m。60011300280钻孔桩线心中梁桥立 面A-AA+2.0011300侧 面280钻孔桩310钢护筒4646-12.13局部冲刷线-9.00钢护筒底K15+356.0一般冲刷线-1.75

41、地面高程+2.40砾砂l细砂-117.72X-104.1砾砂l-111.5细砂-97.6XX-86.1细砂-73.6中砂砾砂F-65.4z细砂-58.0X亚粘土-45.2亚粘土-35.5-38.0细砂X-17.1细砂粉砂C-13.6X2.40亚粘土亚粘土-5.600.75ZK6012.40A-4.00-5.50封底混凝土600849.21581.6849.23280474.62530.8273.9 1247.4 273.92530.8474.643267806168016002300490716.9-117.00300边塔基础边塔基础 n 北边塔北边塔4646根根 3.1 3.12.8m2.8

42、m钻孔灌注桩，桩长钻孔灌注桩，桩长103m103m，n 南边塔南边塔4646根根 3.1 3.12.8m2.8m钻孔灌注桩，桩长钻孔灌注桩，桩长98m98m。 n 承台平面尺寸为承台平面尺寸为78.06m78.06m 32.8m32.8m，厚，厚6m,6m,为哑铃状。为哑铃状。 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计锚体结构锚体结构 n 南北锚碇结构相同。南北锚碇结构相同。n 后锚体高度为后锚体高度为18.4818.48米，锚碇长度米，锚碇长度50.350.3米，后锚体横向宽度米，后锚体横向宽度4747米。米。6002450K14+966.06003

43、4.256+2.0-55.05200锚碇基础+2.5锚碇基础线心中梁桥5000/23580/2A-A后浇锚体AA552.52460/21120平 面侧立面主缆中心线3580桥 梁 中 心 线锚 体前锚面后锚面500BB5200锚碇基础+2.5B-B5000主缆理论散索点+26.5132215090049802400200055305200/25880900300线心中梁桥35805000300沉井盖板400K14+981.0K14+931.0N06号墩N05号墩N06号墩N05号墩5000（引桥桥墩未示）（引桥桥墩未示）5505503. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构

44、方案设计结构方案设计南锚碇基础南锚碇基础 n 南锚碇采用南锚碇采用52.0m52.0m67.9m67.9m，沉井高，沉井高41m41m，平面布置了，平面布置了2020个井孔。个井孔。n 沉井底节沉井底节8m8m为钢壳混凝土，其余节为钢筋混凝土。为钢壳混凝土，其余节为钢筋混凝土。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计BB亚砂土（松散）淤泥质亚粘土粉砂（稍密）粉细砂（密实）500600A-A679020沉井盖板沉井封底683020800-39.02.0粉细砂（中密）4100B-BAA67905200C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混

45、凝土(1:400)(1:400)泰州扬中C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土北锚碇基础北锚碇基础 n 北锚沉井采用北锚沉井采用52.0m52.0m67.9m67.9m，沉井高，沉井高57m57m，平面布置了，平面布置了2020个井孔个井孔n 沉井底节沉井底节8m8m为钢壳混凝土，其余节为钢筋混凝土。为钢壳混凝土，其余节为钢筋混凝土。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构

46、方案设计结构方案设计（软塑流塑）水6790B-BAA600A-A淤泥质亚粘土粉砂（稍密中密）粉细砂（密实）粗砾砂（密实）6790水BB沉井盖板-55.02.0沉井封底亚粘土（混粉砂）5200C20混凝土C20混凝土C20混凝土水水水水水水水水683020(1:400)粉砂（松散）(1:400)扬中泰州5700C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土C20混凝土中塔基础中塔基础 n 平面尺寸为平面尺寸为58m58m 44m44mn 钢沉井高钢沉井高38m38m，砼沉，砼沉井高井高38m38m，沉井总高，沉

47、井总高76m76m。n 整个沉井基础将下沉整个沉井基础将下沉到标高到标高-70m-70m的深度，的深度，施工中受水流、潮汐、施工中受水流、潮汐、大风、河床冲刷等不利大风、河床冲刷等不利因素影响，技术难度极因素影响，技术难度极大。大。504018001800墩座7207206450顶平面1/2 2-25040/25040/2墩座最高通航水位 +5.92m承台5860/26450/26450/2470011m 封底混凝土7600+8.00-70.0011墩座防撞设施承台3200 混凝土沉井800-15.4原河床面-19.27一般冲刷-59.57局部冲刷-67.68砾砂粉砂细砂最低通航水位 -0.1

48、9m21352135K16+436.000桥梁中心线桥墩中心线桥梁中心线桥梁中心线221/2 1-11200-26.08-55.08细砂-68.88粉砂-76.58细砂33445820/244506x600-78.58中砂1/2 3-31/2 正立面1/2 4-41/2 侧立面3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计中塔防撞措施中塔防撞措施 根据船舶撞击数模分析及基础防撞研究报告：n 低水位斜角度撞击时，球鼻艏可能直接撞击井壁；n 高水位斜角度撞击时，船舶的艏部前端结构可能直接撞击墩身 。5万吨级船舶低水位45度角撞击分析 5万吨级船舶高水位斜角度撞墩

49、身分析 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 为避免塔身遭到大型船舶的撞击，考虑在井冒外加钢质套箱，钢质套箱的设置有以下二个方案： 正立面800防撞设施承台800防撞设施承台800防撞设施承台桥梁中心线3002001385方案一：4个塔柱周围加装防撞套箱方案方案二：承台周围全部加装防撞套箱方案138510003002006440213064402130桥梁中心线承台防撞设施正立面主撞侧顶平面桥梁中心线墩座桥梁中心线顶平面墩座800中塔防撞措施中塔防撞措施 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 主要施工步骤主要施工步骤n 钢沉井制造、拼装、下河钢沉井制造、拼装、下河n 钢沉井浮运、在墩位

50、或拼装码头处接高，墩位锚碇定位钢沉井浮运、在墩位或拼装码头处接高，墩位锚碇定位n 压水着床、钢沉井井壁砼填充压水着床、钢沉井井壁砼填充n 沉井钢筋砼井壁接高、下沉沉井钢筋砼井壁接高、下沉 n 沉井封底、承台施工沉井封底、承台施工 中塔大型沉井基础施工中塔大型沉井基础施工 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中塔大型沉井基础施工中塔大型沉井基础施工 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中塔大型沉井基础施工中塔大型沉井基础施工 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 n 纵向人字型钢塔，塔高纵向人字型钢塔，塔高191.5m191.5mn交点以上、以下塔高分别为交点以上、以下塔高分别为

51、122.0m122.0m和和69.5m69.5m。两条斜腿在塔底的叉开量为。两条斜腿在塔底的叉开量为34.75m34.75m。斜腿段倾斜度为。斜腿段倾斜度为1 1：4 4。 n 设两道横梁。设两道横梁。n 高程高程+135.04m+135.04m以下采用以下采用Q420qDQ420qD钢，钢，其余节段及上下横梁均采用其余节段及上下横梁均采用Q370qDQ370qD钢。钢。3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计u 中塔主要构造中塔主要构造顺桥向：顺桥向： 塔顶塔顶 6.6m 10.6m6.6m 10.6m 10.6m 15.54m

52、10.6m 15.54m 6.0m 6.0m 横桥向横桥向:5m:5m塔柱塔柱: : 单箱多室布置单箱多室布置壁板厚壁板厚:44mm:44mm60mm60mm腹板厚腹板厚:44mm:44mm60mm60mm加劲肋加劲肋:40mm:40mm48mm48mm直线直线圆曲线圆曲线( (下塔柱下塔柱) )( (等宽等宽) )3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计 u塔柱节段的划分与连接塔柱节段的划分与连接 共共2121个节段个节段 节段长度：节段长度：7.5m7.5m15m15m 最大节段最大节段D5D5：495t495t D5 D5段以

53、上节段：段以上节段：140t140t以内以内 传压力时：传压力时：壁板、腹板各按壁板、腹板各按5050计，计， 加劲肋按加劲肋按4040计计 有拉应力时：有拉应力时：全按高强度螺栓传递全按高强度螺栓传递 均采用均采用M30M30摩擦型高强螺栓摩擦型高强螺栓10.775+6.00017.37517.3754.143.652.51521.321.3.+6.000191.5D0D1Q370qDQ420qDD5D4D3D217.417.4+65.900+200.00A-A 立面图315146600601191.5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15D16D17D18D19D2067.5

54、8392126243. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 3.3 3.3 中钢塔设计中钢塔设计 下塔柱架设：浮吊大节段安装下塔柱架设：浮吊大节段安装 减少了节段现场接缝数量，减少了节段现场接缝数量， 加快了施工进度。加快了施工进度。3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 上塔柱架设：塔吊安装上塔柱架设：塔吊安装保证了节段安装精度；确保了施工安全。保证了节段安装精度；确保了施工安全。中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计吊臂与吊重

55、范围起吊能力与节段划分起吊能力与节段划分 3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中钢塔设计中钢塔设计 吊臂长度吊臂长度在在22m22m左右，起左右，起吊重量限制在吊重量限制在150t150t以下，加以下，加上上8t8t吊具，实吊具，实际有效吊重在际有效吊重在142t142t以内。以内。3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计为增加节段长度，减少横向拼接缝，考虑采用竖向分块方案为增加节段长度，减少横向拼接缝，考虑采用竖向分块方案100010001000人孔电梯孔N11N21N21N21N22N22t=10t=10N23N21t=10N22纵向拼接缝N2010012001200N8aN8aN8

56、aN8at=10楼梯道1008001001000500R100N22N22400500500500N18aN12aN12N11N3N4N4N3N8N8N8N8N7N7N9N9aN9aN10N10N9N9aN9aN4N3N6N5N5N4N3N2N2N1N15000600.1600.1600.1600.1399.83x120010400600700120012007006003x1200399.8R5014509001500R10010001000100N73006001501509001450塔内侧N7N107006001200600100010001000100700N840070060070

57、060012007001003. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计为取消竖向螺栓拼缝，增加景观效果，将竖向拼缝设于中腹板处为取消竖向螺栓拼缝，增加景观效果，将竖向拼缝设于中腹板处3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 竖向拼接大样竖向拼接大样竖向拼接大样竖向拼接大样中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计 塔顶纵向不平衡力对塔底的力矩主要塔顶纵向不平衡力对塔底的力矩主要由两塔柱轴向力与张开距离予以平衡由两塔柱轴向力与张开距离予以平衡 汽车一跨满载，一跨空载情况：截面纵向弯矩值最大；非加载侧有拉汽车一跨满载，一

58、跨空载情况：截面纵向弯矩值最大；非加载侧有拉应力出现应力出现 恒载及两跨满载作用时，塔柱轴向压力引起承台内的水平拉力恒载及两跨满载作用时，塔柱轴向压力引起承台内的水平拉力塔底锚固方案塔底锚固方案 u 塔根受力特点塔根受力特点3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计塔柱与承台连接方式塔柱与承台连接方式 铰接铰接 固结固结 连接受力简单、承台受力明确连接受力简单、承台受力明确 需设置大型钢支座，更换困难需设置大型钢支座，更换困难 不采用不采用螺栓锚固法螺栓锚固法 塔柱埋入法塔柱埋入法 承压板与承台顶面传递压力承压板与承台顶面传递压力螺栓

59、锚固承担弯矩引起的拉力螺栓锚固承担弯矩引起的拉力通过剪力件及砼受剪传力通过剪力件及砼受剪传力 易造成砼内部受拉，承台受力不利易造成砼内部受拉，承台受力不利 截面拉应力由螺栓传递到承台底面截面拉应力由螺栓传递到承台底面对承台的受力较有利对承台的受力较有利不采用不采用推荐采用推荐采用u 塔底锚固方式构思塔底锚固方式构思3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计u 塔柱与承台的连接塔柱与承台的连接 塔底截面布置塔底截面布置3434根直径为根直径为130mm130mm的的40CrNiMoA40CrNiMoA螺栓螺栓 单个螺栓预拉力单个螺栓预拉

60、力为为3500KN 3500KN 6000承台顶面顶板承压板2500+6.000505050混凝土顶面压浆层66001737517375大样中钢塔设计中钢塔设计3.2 3.2 结构方案设计结构方案设计上部结构主要上部结构主要施工流程施工流程四、紧缆并安装索夹和吊索二、架设牵引索，安装猫道泰州一、安装索鞍，架设导索扬中八、收尾工程六、架设钢箱梁，顶推主索鞍七、钢箱梁合拢五、钢箱梁架设准备三、架设主缆索股猫道牵引索猫道主缆泰州扬中临时支架导索引渡索运梁驳船3. 3. 三塔悬索桥设计三塔悬索桥设计 1. 1. 项目概况及技术标准项目概况及技术标准2. 2. 主桥方案选择主桥方案选择3. 3. 三塔悬