跨江高速公路大桥设计与施工介绍

1、跨江高速公路大桥设计与施工介绍 工程概况 主要技术标准 建设条件 工程总体设计 主桥的设计与施工 结束语 汇报提纲一、工程概况地理位置 安庆长江公路大桥位于长江安庆河段镇风塔以下、鹅眉洲分流口以上、安庆市东门汽渡东400m处，是安徽省继铜陵和芜湖长江大桥后的第三条过江通道。大桥东距芜湖长江大桥和铜陵长江大桥分别为200km和100km，西距九江长江大桥164km，北起京福、沪蓉国道主干线在安徽境内共用线即合肥至安庆高速公路，南接马鞍山至安庆的安徽沿江高速公路。 清源路定向立交 北部分离立交桥 北部引桥 主桥 南部引桥 工程组成二、主要技术标准 1.道路等级：四车道高速公路； 2.计算行车速度：

2、100km/h； 3.路面及桥面宽度：主桥标准宽度26m（不含拉索锚固区宽度及风嘴宽度），中间设2m中央分隔带，两边设0.5m防撞护栏； 4.路面纵坡不大于3%，横坡2%； 5.荷载标准车辆荷载等级：汽车-超20吨，挂车-120；设计风速：主桥桥位处100年一遇设计基准风速23.6m/s，施工阶段风速按10年一遇计，为成桥阶段的0.84倍；船舶撞击力：主墩顺水流方向为27000KN，横水流方向为13500KN，辅助墩按主墩减半；地震烈度：场地基本烈度为6度，按7度设防，并实测地振动参数计算地震力； 6.设计洪水频率：1/300，相应最高洪水位 18.97m(黄海高程，下同)； 7.通航水位最高

3、通航水位：采用重现期20年一遇的相应洪水位16.93m；最低通航水位：采用保证率为99%的相应水位2.48m； 8.通航净空主通航孔双向航宽不小于460m，边通航孔单向航宽不小于204m，净高24m。三、建设条件1.地理位置及河势条件 桥位位于长江安庆河段振风塔以下，鹅眉洲分流口以上部分。桥位处安庆单一段自皖河口以下长约10km，河道顺直稳定，河宽在9001500m之间，边界条件控制较强，主流偏靠北岸，长期保持单一稳定的状态。2.气象 桥址区位于亚热带湿润季风气候区，月平均最高气温28.8，月平均气温16.5，月平均最低气温13.6，极端最高温度40.2，极端最低温度-12.5。桥址区常年主导

4、风向为北东方向，常年最大风速20m/s。根据气象资料分析推测出安庆市100年一遇、10米高度、10min平均最大风速为21.75m/s，小于公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）换算的基本风速23.65m/s，由此设计取基准风速为23.65m/s，计入地形系数后，桥面处设计基准风速为33.58m/s。3.水文 正常情况下，桥址河段内一个水文年中7、8、9三个月为洪水期，月平均水位12m左右；12月至第二年4月为枯水期，月平均水位37m，5、6、10、11月为中水期，月平均水位711m。桥址河段内历年最高水位为16.84m（1954.8.1），历年最低水位为1.62m（1929.1.20），

5、年最大变幅12.96m（1954）。桥址河段流速较为均匀，全年主流位置居中偏左，流速相对较小。中水期水流流速0.911.31m/s，流向与桥轴线法向夹角4右7.8。洪水期水流流速1.83-2.33m/s，流向与桥轴线法向夹角0左7.5。大桥的设计洪水位及流量采用不同分洪情况下的理论频率值。20年一遇洪水位16.93m，流量8100084000m3/s，300年一遇洪水位18.97m，流量97000101000 m3/s。基础施工水位采用5年一遇理论频率值，为15.00m。区域地质构造图 经场地地震安全性评价，桥位区未来遭受地震破坏的烈度不超过7，在50年超越概率10%、3%条件下，场地地震烈度

6、分别为5.9和6.7，基岩面峰值加速度分别为0.76m/s2和1.503 m/s2。 4.地震安全性评价 桥区习惯航迹线图 安庆河段代表船型有：国家I级航道最大代表船队，船舶吨位48000t，通航水深4.65m，安庆远景规划船队，船舶吨位40000t，通航水深5.25m，海轮，船舶吨级5000t，通航水深7.91m。 5.通航 四、总体设计 路线平面设计主要根据工程起至点和主要控制点，结合与现有道路网的关系与衔接。全线长5985.66m，共设平曲线3个，最大半径2000m，最小半径1500m。 路线纵断面设计在考虑桥梁长度、交叉设置以及平纵组合的基础上，尽量放缓坡度。全线共设置变坡点5个，最小

7、纵坡为0.38%，最大纵坡2.75%，平均坡段长1218.026m，竖曲线总长3464.138m，占道路总长度的56.88%，其中凸形竖曲线2个，凹形竖曲线3个。1.平、纵线形设计 2 总体工程概况 总体工程自北向南划分成六个部分： （1）清源路定向立交。主线在此接合安高速公路连接线，上跨安庆市的市政道路清源路，并以两条定向匝道与206国道及清源路形成不完全互通，主线上跨桥起点为安庆长江公路大桥起点。 主桥为相联变宽度钢箱混凝土连续箱梁桥，共8联，全长1552m。匝道桥为9跨一联预应力混凝土连续箱梁桥。 （2）北部分离立交桥。主要包括高架跨线桥4处，分别为跨新河路、望庆大道、206国道、华中东

8、路。起点与清源路定向立交相接，终点与北部引桥相接。 桥梁为8联等高度及变高度预应力混凝土连续箱梁桥，全长1476.5m。 （3）北部引桥。工程包括北堤外引桥、北跨堤引桥，起点位于北岸长江大堤以北约560m处，终点与主桥相接。北堤外引桥为740 m +740 m =560m等高度预应力混凝土连续箱梁桥。北跨堤引桥为45 m +70 m +245 m =205m变高度预应力混凝土连续箱梁桥。 （4）主桥。跨越长江主槽，为50 m +215 m +510 m +215 m +50 m =1040m双塔双索面钢箱梁斜拉桥。 （5）南部引桥。工程包括南漫滩引桥、南跨堤引桥、南堤外引桥，起点与主桥相连，原

9、计划终点在江南东至县与南引道相接，目前南堤外引桥直接与沿江高速公路相接。 南漫滩引桥为851 m =408m等高度预应力混凝土连续箱梁桥。 南跨堤引桥为46.25 m +70 m +46.25 m =162.5m变高度预应力混凝土连续箱梁桥。 南堤外引桥为640 m =240m等高度预应力混凝土连续箱梁桥。3 主桥总体布置 主桥桥跨布置、桥墩布设和控制高程是总体设计的关键，应以通航、河势与地质条件结构特点为主控制因素。 五、主桥设计与施工1 索塔基础 根据桥位处的地质条件，基岩为粉细砂岩、沙砾岩、粉土质粉砂岩、粘土岩及疏松砂岩，属软质岩和极软岩。索塔基础设计为双壁钢围堰大直径钻孔桩复合基础 。

10、钢围堰外径32m，壁厚1.5m，内径29m。索塔基础钢围堰内设18根直径3.0m的钻孔灌注桩 。顶面高程根据工期安排渡洪的需要取为15m，底面刃脚高程分别为-36.0m和-44.0m，相应围堰高度分别为51m和59m。设计钢围堰嵌岩0.5 m4.14m和0.160.34m，钢围堰封底厚度为7m。 北、南塔钢围堰竖向分成9段和10段，平面上每节段分12个环块加工制作，然后组拼焊接成型。 设计单位在业主的支持下，联合长江水利委员会长江科学院基岩研究所对主桥基础岩体的力学性质开展专项研究，以复核和调整桩基设计所采用的力学参数。试验选择的方法是在距主桥桥位约6km的凤凰山山体中开挖试验平垌，在其中进行

11、压板和短试桩等试验 平硐试验示意图2 索塔 索塔为上塔柱平行分离的钢筋混凝土倒Y形结构，底面高程-3.25m，塔冠高程181.531m，总高度184.781m，桥面以上塔高与主跨比为0.2616。索塔在上塔柱处横桥向全宽13m，在下横梁处为38m，在塔底为22m，索塔的整体造型以及各部分的断面形式考虑了受力需要、景观协调和尽可能方便施工。 下塔柱高43.851m，单柱水平矩形断面由8.5m10.5m向上渐变至4.06m7m，壁厚1m，中塔柱高80.88m，上塔柱高60.05m，均为单箱单室断面，长边壁厚0.760.8m，短边壁厚0.751.2m。上塔柱顶面设7.5m高竖直向上的塔冠，为增强索塔

12、的景观效果，在塔柱外侧设有12040cm装饰性倒角。 主塔环形预应力示意图3 主梁主梁采用全焊扁平流线形闭口钢箱梁，设风嘴处钢箱梁全宽30.0m，索塔处不设风嘴，钢箱梁全宽27.4m，钢箱梁顶设2%的双向横坡，中心线处梁高3m，箱梁宽跨比1/170，高宽比为1/10。全桥钢箱梁共分87个梁段，标准梁段长15m，梁段最大吊重206吨。钢箱梁材质采用Q345-D,全桥总用量近15000吨。 钢箱梁顶板为正交异性板结构，顶板厚1420mm，顶板U型加劲肋为3002808mm，间距600mm，底板及斜底板厚1216mm，采用4002606 mm的U型加劲肋加劲，间距为800mm，腹板厚28mm，顶板中

13、央，腹板及风嘴采用810mm的开口加劲肋加劲，钢箱梁横隔板标准间距为3.75m，板厚1020mm，横桥向以14m的间距设置两道纵隔板，索塔下及辅助跨设有竖向支承的梁段采用实体式纵隔板，该纵隔板板厚1030mm，其余梁段均采用空腹桁架式，上、下弦杆为T形截面，斜杆为1946.5 mm的钢管。 在全桥总体静力计算的基础上，针对局部受力构件：桥面正交异性板、横隔板等进行了详细的空间力学模型计算分析。局部应力分析采用四边形和三角形空间板壳单位，按塔下梁段、标准梁段以及辅助跨梁段建立空间节段有限元模型，分析中考虑了斜拉索的弹性支撑作用以及活载系列车的折减，由通用有限元软件ANSYS进行计算。经计算，钢箱

14、梁横隔板最大主压应力为135Mpa，最大主拉应力为120Mpa。钢箱梁顶板在正交异性板体系中的最大压应力为53Mpa，最大拉应力为59MPa。U肋在正交异性板体系中的最大压应力为54Mpa，最大拉应力为53Mpa。总体作用体系和正交异性板体系应力组合后，顶板最大压应力为127Mpa，最大拉应力为119Mpa。U肋的最大压应力为92Mpa，最大拉应力为121MPa。HG1 横隔板构造示意图HG2 横隔板构造示意图纵隔板造示意图(11m)纵隔板造示意图(7m)标准梁段环焊缝临时匹配件构造图(一)标准梁段环焊缝临时匹配件构造图(二)4 斜拉索安庆长江公路大桥主桥斜拉索采用多束j15.24环氧喷涂无粘

15、结钢绞线斜拉索，及与之相匹配的锚具，橡胶减振圈及体外减振装置。钢绞线标准强度1860Mpa，弹性模量1.95105Mpa。该体系可提供环氧粉末涂层、油脂、单束热挤高密度聚乙烯、整索高密度聚乙烯外套四层防护，整索高密度聚乙烯外套上带有双螺旋线，可阻断导致斜拉索风雨振的雨线产生。单束环氧喷涂钢绞线在工厂用专用设备中加工制造完成环氧喷涂、油脂涂层及单束热挤高密度聚乙烯，根据每根斜拉索长度单束下料，检验合格后包装成盘运住工地，单束挂索安装、张拉和整体张拉调索达到设计要求。本桥最大斜拉索由55束j15.24环氧喷涂钢绞线组成，长度277米。 5.1 钢箱梁制造根据制造与架设的需要，将钢箱梁划分为AN 十

16、四种类型共87个梁段进行制造和架设。其中0号梁段（A、B、C、D）14段，标准梁段（E）52段，辅助跨梁段（J、K、L、M）12段，与辅助跨相邻边跨梁段（G、H、I）6段，端梁段（N）2段，跨中合拢梁段（F）1段。除顶板U形肋采用高强螺栓连接外，梁段间其余部分均采用焊接连接。钢箱梁拼装总体施工流程为：板材预处理板单元制造多梁段连续匹配组焊梁段预拼装梁段涂装梁段运输上桥桥位处焊接工地连接处涂装。 5.2 钢箱梁架设1）塔下0号块梁段安装：塔下0号块分A、B、C、D四种类型共七个梁段，在索塔完工后，拼设好索塔托架，用1200t大型浮吊按顺序逐段起吊到托架上，纵移到设计位置。然后精确调整A梁段的高程

17、和轴线，达到要求后下与横梁进行临时固结，再分别进行江侧、岸侧B梁段与A梁段，C梁段与B梁段，以及D梁段与C梁段的精确匹配，完成各梁段间的焊缝连接，安装1号斜拉索并完成一张，由此形成塔下0号块。 2）辅助跨梁段安装：辅助跨及相邻的边跨分成G、H、I、J、K、L、M、N八种类型共10个梁段，用1200t浮吊由端梁段N开始逐一起吊各梁段至支架上，牵引滑移到比设计位置向岸侧偏移55厘米处，逐一将各梁段线形、高程调整到位，完成焊缝连接。当实现边跨合拢时，再将已安放在支架上并焊为一体的辅助跨及相邻边跨梁段整体向江侧顶推于55厘米，与边跨合拢段匹配焊接，从而实现边跨的合拢。3）塔下0号块架设完成后，利用12

18、00t浮吊将事先组拼好的四台桥面吊机分别吊至南、北塔0号块江、岸侧悬臂端安装就位，按有关规范对桥面吊机进行试验和试吊后，开始标准梁段桥面吊机悬臂对称吊装。标准梁段悬臂安装工艺流程为：运送i梁段至桥下指定位置桥面吊机起吊i梁段，与前一梁段进行初匹配后连接梁段间的临时连接件对前一梁段上的斜拉索进行第二次张位并测量相应的索力及梁段高程调整i梁段的轴线及高程，进行精确定位匹配连接顶板U肋高强螺栓并进行环焊缝施焊底板及斜底板U肋嵌补段组焊、i号斜拉索外护套安装嵌补段焊缝完为70%后，开始i号斜拉索的单束挂索及第一次张拉桥面吊桥前移准备起吊后一梁段的安装。4）边跨合拢。采用边跨A12梁段作为合拢段。边跨与

19、中跨（A12、J12）梁段的起吊等与其它标准梁段相同，A12号梁段与A11号梁段初匹配定位后，利用设于端梁段的两个水平千斤顶将已焊成一体的边跨梁段向江侧顶推至靠近A12梁段的远塔处，前一梁段（A11、J11）斜拉索第二次张拉后，精确调整A12梁段轴线、高程及边跨焊为一体的梁段近塔端的高程，使A12梁段与两端箱口平顺连接、精确匹配后进行环焊缝的连接及斜拉索的第一次张拉，中跨桥面吊机前移就位起吊中跨J13梁段，J13与J12梁段初匹配后，张拉A12及J12梁段对应的斜拉索，至此边跨合拢完成。5）中跨合拢在中跨最后一个标准梁段J16悬臂安装及A16、J16斜拉索第一次张拉后进行，桥面吊机前移9.494米至南北两台桥面吊机处于抬吊合拢段的位置，在J16号梁段的斜拉索处设四只压重水箱。在温度较低的夜晚通过索力调整使合拢口两侧的梁段前端主控制点高程及轴线达到施工控制的要求，立即完成合拢桁架的安装。起吊合拢段前在南、北塔处A梁段处各设置150t的压重并完成索塔处钢箱梁侧向抗风支座的安装 。起吊合拢段至合拢口下方约50厘米处，此时对配合水箱进行放水卸载，要求合拢段完全离开运梁船时，压重水应同时放完。在确定合拢口间隙及温度达到预期要求时，立即起吊合拢段就位，微调梁段使腹板齐平，箱口匹配，然后立即锁定合拢桁梁，完成临时匹配件的连接，之后进行腹板对接焊缝的焊接，并尽可能的同时进行顶