南京长江第二大桥北汊大桥总体设计

1、南京长江第二大桥北汉大桥总体设计摘要：南京长江第二大桥北汉大桥为预应力混凝土连续 箱梁桥，主桥为90+3*165+90 ( m)的三向预应力变截面连续 箱梁，全桥长2172m，本文介绍北汉大桥总体设计。关键词：南京长江二桥北汉桥总体设计一、概述 南京长江第二大桥位于现南京长江大桥下游11km,是南京长 江河段南北过境高速公路上的重要桥梁，目前正顺利进行 上部构造悬浇施工，计划于2001年7月1日建成通车。1.桥位南京长江第二大桥北汉大桥桥址所在八卦洲河道属长江下游南京河段，河道近于东西走向，桥址处河段为微弯 分汉型，平面型态宽窄相间，北汉河道弯曲，长约21.7km, 北汉大桥即位于北汉中段，北

2、起大厂区张营村，南止八卦洲 三道湾。桥址处南、北岸均构筑了长江达标防洪堤，堤间距 离1287m，高程约9.5m (黄海)，主河槽宽近1000m，北高 南低，河床标高1.51 7.68m,深泓偏南，常水位时最大水深 13.15m，北汉河道经多年整治、建堤，河势基本稳定。北汉 航道为扬子石化等五大家族专用航道，通行 3000t船舶。航道宽580 600m，中心、位于k14+750，桥轴线 与北汉主流、航道正交，两端接线顺适均衡，总体配合良好。2.水文北汉大桥水文计算分析成果： 设计流量 （300年一遇）22000m3 / s设计水位 9.20m 设计流速 1.59m / s 一般冲刷 4.36m

3、局部冲刷 主墩 13.70m，过渡墩12. 40m 最大冲刷深度 主墩18.60m, 过渡墩16.76m 建议施工水位 7.0m（频率1/ 15）3.气象南京属北亚热带向中亚热带过渡气候区，四季分明，冬冷夏热，温差较大，春季风和日丽，夏季炎热，雨量充沛， 秋季秋高气爽，冬季天气晴朗，寒冷干燥。桥址处江面以上 28m高，百年一遇10min平均最大风速34.4m / s。 4.地震、地质经桥址地震危险性分析，桥址使用期50年，超越概率10%，基岩地震水平加速度为0.0825g,场地为III 类场地土。桥址主河槽及两岸漫滩广泛分布第四系覆盖层，其厚度在河槽中约2838m，岩性以粉细砂为主，零星 分布

4、淤泥质亚粘土、亚沙土和薄层亚粘土；两岸漫摊分布连 续性较差，厚度5m左右，以亚粘土为主，其次为淤泥质亚粘 土、亚砂土和细砂。其下分布约lm厚的含卵砾石及砾砂直接 覆盖于下伏基岩之上。桥址区下伏基岩属白垩系上统浦口组 综红色泥岩、钙质泥岩及粉砂岩，岩石层理发育，相变及尖 灭频繁，由于组成岩石的矿物成分和胶结程序不同。岩体物 理力学性质差异较大。二、主要技求指标按六车道高速公路特大桥设计：设计行车速度100km / h 桥梁宽度32m设计荷载 汽车-超20级，挂车-120设计风速30.4m / s地震基本烈度 巧度船舶撞击荷载 顺水流方向20000kN，横水流方向10000kN通航净空净宽N 12

5、5m,净高18m设计最高通航水位 8.10m 设计最低通航水位 -04lm（通航保证率99 %）设计洪水频率1/300桥梁最大纵坡不大于3% 三、桥梁总体设计1.总体设计原则综合考虑桥址地形、地物、水文、地质、通航，以及技术经济、美学和结构受力要求， 尽量做到技术先进、经济合理、造型美观、施工方便可行， 使用安全耐久，以期达到总体安全、适用、经济合理之目的。 具体操作中，对于主桥侧重于先进性、引桥则侧重于经济往 来进行桥型方案选择及桥孔布设。2 .桥型方案及总体布置桥跨总体布置中，重点考虑下述因素：两岸均已建成长江南京河段达标大堤，为堤防安全，应避开 大堤设墩，并留以足够的安全距离，确保施工及

6、运营期大堤 安全。 考虑北汉航道航迹及其中心位置，尽可能 使主桥中心与航道中心一致，并使主桥通航桥孔覆盖航迹范 围，主桥不少于两个通航孔，从利于通航和美学考虑，布置 了三孔通航孔。尽量减少深水基础，以缩短工期、节省投资。 主桥边中跨比大小，既考虑结构合理 受力，也考虑方便施工。考虑到一座大跨经PC连续梁或连续 刚构在边路近边支点梁段裂缝的经验教训，本桥主桥设计中，适当减小了边孔跨径，降低边、中跨径比，以期尽量减小边 跨主拉应力，避免裂缝产生，并有利于施工。 桥 址下伏基岩埋深不大，岩面平整。 漫滩中引桥适 当采用稍大的跨径，这一跨径应能跨越两岸江堤，堤内引桥 则以经济跨径布设。 按照软土路基允

7、许最大填土 高度要求，桥头路堤填土高控制在5m以内。 综合考虑上 述诸因素，在初步设计和技术设计阶段，主桥拟定了 90+3*165+90m和105 + 3*180 + 105m两种跨径组合的预应力 变截面连续箱梁和连续刚构方案进行了同深度的技术经济比 较。结果认为，主孔165m的布孔方案已基本覆盖了航迹范围， 满足通航及防洪要求，且大跨径预应力混凝土连续箱梁结构 整体性能良好，刚度大，变形小，行车舒适，断面抗扭刚度 大，抗震性能好，主墩刚度相对较大，抵抗航舶撞击能力较 强，全桥型线简洁大方，施工难度不大，养护维修方便，造 价适度，经专家审查和 交通部批准，同意北汉主桥采用主 跨165m的五跨预

8、应力混凝土连续箱梁方案。最终北汉大桥桥跨总体布设方案为：主桥9 ()+3X165m + 90in=675m等截面预应力混凝土连续箱梁桥北引桥35m +16*30m + 5*50m= 733. 5m等截面预应力混凝土连续箱梁桥 南引桥 5*50m + 17*30m+ 3.5m = 763. 5m等截面预应力混凝 土连续箱梁桥 全桥长2172m。主桥桥面标高，按两次边孔在最高通航水位以上留有通航净高18m考虑，桥面以主桥中心对称设置2. 957 %的双向纵坡，并没半径16000m 的凸型竖曲线，为改善大桥景观，展示大桥结构造型美感， 在大桥南、北引桥分别设置了半径为8000m和4136m的平曲 线

9、。 3.主桥 （1）主梁截面形式及其构造大跨度PC连续梁桥上部构造结构自量占设计荷载的比重，随着跨 度的增加而增大，在保证结构刚度的前提下，尽可能地减轻 上部结构自重、并获得较大的截面有效承载力，是其断面设 计首先考虑的问题。为此，桥梁结构横断面布置，将六车 道桥梁布置成上、下行分离的大悬臂三向预应力单箱单室断 面，用顶板的横向预应力和腹板内竖向预应力筋来解决顶板 受力及主梁腹板抗剪问题，采用大吨位预应力体系及其合理 布设.避免因布束增加顶、底板面积和齿板构造。这样的三 向预应力单箱单室断面，具有抗扭刚度大，截面效率高、动 力性能良好等优点，并能有效地减轻上部构造自重和减小下 部结构构造尺寸，

10、节省材料。主桥箱梁架高由跟部的8.8m，梁底按二次抛物线变化至跨中的3.0m，分别为跨径的 1 / 18.75和1/ 55,单幅箱梁顶宽15.42m，设置向外的2% 横坡，顶板两侧翼板悬臂长3.96m，顶板厚0.28m，底板宽 7.5m，厚1.10.3m，因板厚0.90.4m。箱梁在墩顶0号块 设厚度为08m的两道横隔板，其位置与主墩侧壁对应，以便 悬臂浇筑时，设置墩梁临时固结构造，在边路端部箱梁设2.0m 厚横隔板。PC箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工，梁段划分为8m（0 号块）+ 5*2. 5m + 5*3.0m + 5*3.5m + 8*4.0m，中跨、次边跨 合龙段长3.0m,边跨合龙段长2.

11、 0m，边跨支架现浇段长6. 72m,梁段最大重量156t。（ 2）预压力体系 箱梁按三向预应力设计，纵向预应力采用27 Q j15.24 , 25Q j15. 24, 19Q j15.24 和 12q j15.24 的 ASTM A416 - 92270级钢绞线，OVM锚。仅在箱梁跟部几个梁段布设腹板下 弯束，余全为顶板束及底板束。顶、底板来均采用平湾、竖 弯结合的空间束，集中锚固于腹板顶部承托中尽量靠近腹板 的齿板上，以减小局部应力和利于锚固集中力迅速传至全断 面。箱梁顶板横向预应力采用4Q j15.24钢绞线，BM-4型扁 锚，以75的间距布置，单端交替张拉锚固。箱梁腹板内以50m 的间

12、距单肢和双肢设置了 Q L32精轧螺纹粗钢筋的竖向预压 力筋、YGM锚。根据工程总体工期安排，要求主、引桥同步施工，为使主桥纵向预应力张拉作业不受引桥施工干扰， 主桥边孔正弯矩束采用梁端固定锚、梁内张拉锚固的方式设 置。 （3）主桥下部构造采用钢筋混凝土空心、薄壁墩，高桩承台，群桩基础。墩身为5m*7.5m矩形薄壁截面， 壁厚1.2m，为抵抗航舶撞击的局部应力，采用50号混凝土， 并适当加大墩身钢筋保护层厚度，在其中设置了钢筋网。主 墩承台厚3.5m，顶面标高-0.5m, 9Q 2.5m钻孔灌注嵌岩桩基 础。 （4）关于应力控制对大跨度PC梁式桥，考虑其施工误差，混凝土性能的不均匀性以及 计算 理论与这类三向预应力结构工作性状的差异等，并结合国内已建同类 桥架运营实际工作状况及出现的问题，设计中对主桥上都构 造各项应力指标进行了控制，使之留有一定富余和安全储备， 以增加结构安全度和耐久性。计算结果，主桥PC箱梁施工阶 段最大正应力为17.4MPa，