千岛湖南浦大桥(30794m中承式钢管拱)设计说明

第1第1页6页图号：S-001设计说明一、设计依据〔杭交复［2023］25号〕精神，按本所与淳安县交通局签定的《浙江省淳安县南浦大桥设计技术效劳合同书》的要求，进展南浦大桥的施工图设计。二、设计承受的标准与标准1〔JTJ001-97〕2〔JTJ021-89〕3〔JTJ022-85〕4〔JTJ023-85〕5〔JTJ024-85〕6〔JTJ025-86〕7〔JTJ004-89〕8〔JCJ01-89，CECS28：90〕9〔GB50205-95〕10〔GBJ17-88〕11〔GB8923-88〕12〔GB/T1228～1231-91〕13〔CECS38：92〕14〔GB50057-94〕15〔JT/T6-94〕《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》国标送审稿〕16〔GB50221-95〕17〔GB985-88〕18〔GB50221-95〕19〔GB986-88〕20〔GB11345-89〕21〔GB/T1591-94〕22〔GB700-88〕23〔TB10002.2-99〕

三、技术指标120级，挂车——1002、桥面净宽：净9.0m+2x1.5m〔人行道〕3108.34m〔黄海高程，库区最高洪水位〕48.50m〔最高洪水位时〕562.25%〔双向〕7R=4000m〔凸〕四、桥位水文、气象及地质概况淳安县南浦大桥位于国家级旅游风景区——千岛湖北湖区，是环湖大路中的关键工程，是沟通淳安县南北陆上交通的必经之路。大桥位于云头西北约300m处，距淳安县城约23km。湖两岸属中低山区，山势陡峭，沟谷发育。千岛湖水位每年按季节发生变化，受安江水电站调整，常水位一般在100m左右，库区最高水位108.34m。桥址区为北270～350m。桥位所属区域位于中亚热带季风气候带北缘，温和潮湿，雨量充分，四季清楚，光照充分，年平均气温17摄氏度，1月平均气温5摄氏度，为最低，极端最低气温-7.6摄氏度，7月平均气温28.941.81430mm，155天。常年盛行东北风，年平均风速2.1m/s20m/s，瞬时最大风速为34m/s。桥址区属扬子准地台边缘钱塘台褶带区域构造部位。区域上以古生代震旦系沉积岩地层为主，侏罗系火山岩地层也有分布。桥位区属鲁村－麻车埠北东向复式向斜的核部，出露上侏罗统黄尖组(J3h)流纹质火山岩地层。其岩石呈浅肉红色、淡灰色、青灰色，巨厚层——块状构造，斑状构造致密坚硬。桥址区岩石普遍风化。1号桥台一侧湖岸山坡岩石深，00～20m。两岸桥台处岩体工程地质条件概述如下：1、南赋方向桥台〔0号台〕桥台址岩体由霏细斑岩组成，岩石风化强度和风化层深度相对较小，其强风化带深度一般5～10米。岩体中尚未觉察断层构造，但节理〔裂隙〕构造格外发育。其中规模较大而且最发育的一组节理呈北-北东〔15°～25°〕走向，大局部向南北倾斜，少局部向北西倾斜，倾角陡直〔76°～89°，其次一组北东-东〔76°～89°〕走向，倾向南和北都有，倾角变化较大〔45°～75°。第三组节理倾角较缓，多数在，北西向为主。一般来说前二组节理将岩体切割成多条缝，但不简洁造成位移，而第三组节理由于向湖面倾斜，同时此处湖岸〔包括近岸水下地形〕坡度较陡〔地形坡度40°～50°，有可能造成局部岩体的滑动位移。总的来说0号桥台地基岩石致密坚硬，岩石强度较高，地基承载力量满足要求。岩体边坡稳定性良好。2、威坪方向桥台〔1号台〕桥台部位岩体主要由霏细斑岩组成，台趾前〔环湖路外侧〕地表岩石普遍强风化和全风化，岩石强度普遍较低且稳定性差；地表往下，弱风化岩石强度中等，稳定性一般；微风化岩石致密坚硬，岩石强度较高稳定性良好。地质钻探提醒，此处有F1和F2两条小断层，其中F1断层规模相对较大，属于压扭性断层，断层呈南东128°走向，断层地表露头横向斜穿环湖大路，倾向南西，倾角地表露头测得73°，断层带宽约5～20cm，断层带中充填糜棱岩化断层泥，断层上盘宽2～3m，由灰白色、强风化糜棱岩化霏细斑岩组成，岩石性软，易裂开流失。断层影响带下盘不明显。F2压扭性断层规模相对较小，断层呈北东34°走向，与桥轴向近于平行，倾向北西，倾角73°，断层面较平直，断层面两侧2～5cm宽的围岩有碎裂现象。该断层上下盘围岩均为霏细斑岩，但风化程度不同。总之该断层对桥位工程地质条件影响较小。1号桥台部位山坡陡，特别是近岸水下地形坡度可达45°以上，这样的地形坡度对岩体的边坡稳定性不利。加上F1〔盘〕岩体有了滑动位移的滑动面和脆弱层，且上盘的岩石又根本上处于强风化或全风化状态，岩石易松散裂开、流失。因此，F1断层上盘的局部岩体有可能在外力作用下沿断层面往湖中移动。F1断层下盘〔北东盘，环湖路内侧〕岩石风化深度相对较浅，109米高程部位已开头出露弱～微风化岩石，岩体中无明显断层，节理〔裂隙〕也不是很发育。因此下盘岩体的边坡稳定性良好，可作为桥台根底的持力层。岩石岩石〔MPa〕〔MPa〕摩擦系数强风化霏细斑岩15～200.4～0.60.35～0.4弱风化霏细斑岩40～501～1.50.5微风化霏细斑岩80～1502.5～50.55〔1/400万，1990年〕和《浙江省地震带及地震危急区略图》资料，本区地震根本烈度小于Ⅵ度。五、设计要点〔一〕对初步设计文件批复执行状况说明2023517日以杭交复［2023］25号文〔1〕对南浦大桥初1号桥台址处的F1断层实行安

全、妥当的措施，并对主拱肋构造形式、风撑构造及布设进一步完善，对吊杆的造型等方面进一步优化，结合本工程实际状况增列设计复核费用，工程概算另行报批。关于工程概算，按批复要求重修改编制上报；对于其它各点要求的执行状况将在下述各相关构造部位设计要点中加以说明。〔二〕桥型布置本次施工图设计依据杭交复［2023］25号文有关条的要求及专家评审会的意见，设计人员会后再一次会同业主单位有关人员到桥位现场对F1断层的位置、0号、1号桥台处的岩体边坡稳定性、大桥桥轴线的布设进展了实地勘测。依据实测及踏勘资料，在初步设计推举方案的根底上，对大桥的桥位及桥型的总体布置进展了以下适当调整。1、依据桥址处两岸四周地样子况，初步设计阶段选定的桥位综合而言相对合理，因此施工图设计阶段维持原桥位不变，但对桥轴线做适当偏转，即维持0号桥台中点不变，1号桥台中点向下游侧偏移4m，这样桥台前缘线根本与F1断层走向平行，1号桥台坐落于环湖大路内侧〔F1断层下盘〕出露的微风化岩体上，完全避开了断层。依据偏移后的桥轴01号桥台做了相应调整〔详见桥台设计说明〕2、调低起拱线标高并同时调高桥台处桥面设计标高，起拱线标高由初步设计的111.50m高程调低至110.46m高程〔受1号桥台前环湖路净空限制，考虑环湖路在1号台前，适当外移后综合确定，桥台前缘桥面设计高程由117.60高程调整到118.60样桥面设计高程与起拱线高程的相对高程差增大2.04m。两岸桥台处的起拱线桩号分别为K0+997.0〔0号台〕和K1+304.9〔1号台，大桥净跨为307.94m。0号维持K0+986.00不变，因1号桥台下游侧拱座增设耳墙，其尾部桩号为K1+316.00，这326.00m330.00m。〔三〕主拱肋腹杆构造与构造形式做了改进，主拱肋弦杆钢管外径由初步设计的ф800mm改为ф850mm，上弦杆及下弦杆中间段壁厚同初步设计一样，仍为12mm，下弦杆拱脚段局部加t=14mmt=20mmt=14mm的过渡段。腹杆钢管由初步设计的ф400x10mm改为ф529x10mm。对腹杆的布置进展了调整，保持初步设计布置的直腹杆〔与弦杆正交，将各半拱相邻节间双向斜置的斜腹杆〔与弦杆斜交〕时改单管为双管。调整拱肋横断面形式，改初步设计的梯形横断面为矩形横断面，同时在直腹杆设置断面增设16号槽钢组成的剪刀撑，这样修改后的拱肋内外桁片平行，便于施工放样及桁片加工和吊装对接。剪刀撑的设置使拱肋桁架横向抗扭变形力量显著提高。经深化设计后的拱肋主要参数为：1m=1.1672、矢跨比为：1/5.5，净跨径为：307.94m；净矢高：55.99m3、拱肋上、下弦杆钢管中距：5200mm42550mm5、下弦杆节点水平投影间距〔0.5倍吊杆中距：5000mm及Ф600x14mm〔设吊杆及支座做横向缀管连50UEA13000mm。主拱肋承受分段预制吊装施工，每条拱肋分12段预制，长段长度约为32m，重量约为580kN。〔四〕横撑由于本桥宽度相对于跨径较窄，宽跨比约为1:18.78，因此拱肋的横向稳定问题较为突出，合理的拱肋间横撑构造构造及布置间距，在对拱肋的横向稳定性起到有力地保证同时，又可尽量削减因横撑过密地设置而影响桥梁的美观。因此，依据空间动、静力分析计算结果，暂在桥道系以上，肋间共布置十三道双“K”字型钢管风撑。拱顶设置一道，其余六对由拱顶对称布置，水平设置间距20m一道(拱顶四周间距25m)。将依据施工过程中的需要，考虑设置施工临时横撑和对上述十三道永久风撑在拱肋稳定系数降低不多的前提下，进一步优化。〔五〕吊杆及吊杆锚头PE护套防护的镀锌高强钢丝配冷铸镦头锚的吊杆体系根底上，又进一步优选，改Ф5高强钢丝为Ф7高强钢丝，选用PES〔C〕7-055吊杆配PESM7-055冷铸镦头锚的吊杆体系，使吊杆抗应力腐蚀的力量提高，同时考虑了长期运营过程中，吊杆的可更换性。〔六〕桥道系桥道系承受预应力混凝土吊杆横梁上设纵向“T”型行车道板，桥道板之间现浇横向接头，纵向在吊杆横梁处现浇接头，形成运营荷载下，全桥连续的纵、横正交梁格系体系，桥道板在一期恒载作用下为简支板受力，在二期恒载及活载作用下为多点弹性支承连续梁受力。9.0m拱肋内、外桁片中间穿过。仅在桥台处设伸缩缝。在桥道系与拱上1号、2号横梁相交的位置，设竖向四氟滑板支座，同时设四对共8个横向限位液压滑动支座，增加对桥道系的横向约束，同时不限制桥道系的纵向变位。〔七〕桥台两岸桥台均为分别式桥台，上、下游侧拱座通过横向系梁和帽梁连接。0号桥台依据初步设计评审会的意见，取消了台前的桩根底，相应地将拱座基底标高由106.00m降至m标高，对局部构造加以改进；1号桥台座落于环湖路内侧F1断层的下盘微风化岩盘上，完全避开了F1断层的影响，结合桥轴线的偏转，1设计成不对称的形式，下游侧台身适当加长，以保证台身嵌入微风化岩体中。六、构造分析GQJS”及同济大学桥梁系开发的桥梁计算程序“桥梁博士系统(Dr.Bridge)”分别单独平行计算，构造设计时，取两程序计算结果的大值。计算中计入施工过程拱肋的弹性压缩、混凝土收缩徐变、温度、恒

活载等因素的影响。温度分别按升降温20℃计取，混凝土的收缩徐变按《公桥规》规定计取。主拱的稳定性分析分别承受了两种空间分析计算程序进展了线性、非线性平行校核计算，考虑了钢管拱桁由两铰拱状态到管内混凝土分阶段灌注完毕至成桥过程，各阶段在侧4。施工过程中拱肋分节段吊装至两铰拱状态各阶段的稳定分析有待于施工过程中结合施工实际状况进展协作验算，风力计算按《公桥规》计取。桥道系、拱肋、桥台等各局部构件的相关计算接《公桥规》的要求进展常规验算，不再赘述。七、主要材料混凝土拱肋钢管内灌注 50号混凝土吊杆横梁 50号混凝土桥道板 30号混凝土现浇接缝及桥面铺装 30号混凝土下部构造(拱座及根底等) 30号混凝土钢材吊杆承受PE热挤镀锌高强钢丝拉索 PES(c)7-055，钢束面积为21.17cm2，Rb1670MPaASTMA416-97270级高y强低松驰钢绞线。单根钢绞线直径为 15.24mm，标准强度Rb1860MPa。弹性模量yE 1.9105MPa。y主拱肋弦杆钢管承受Q345c钢板卷制(直焊缝或螺旋焊缝卷管均可)(设吊杆及支座处除外)、横撑钢管及其它钢板(节段接头处局部钢板除外)、型钢均承受符合GB700-88Q235c钢材，各种钢材凡需要焊接者，均应满足可焊接要求。GB1499-91GB13013-9112mm者(吊钩除外)，均承受Ⅱ级(20MnSi)热轧螺纹钢筋；直径小于12mm者，承受Ⅰ级光圆钢筋，非预GB1499-91的规定。锚具：锚具承受YM系列群锚及其配套设备，管道成孔承受金属波浪管；吊杆锚具PESM7-055冷铸镦头锚。砂石、水泥及工程用水的质量应符合《大路桥涵施工技术标准》的要求。其它材料桥梁支座：横梁及桥台处的竖向支座承受四氟滑板橡胶支座，横向限位支座承受本桥特别设计支座。桥面伸缩缝：承受SSFB-160型伸缩缝。桥面铺装层钢纤维：承受Ⅲ型(剪切型)钢纤维，钢纤维长度25～50mm，直径(等效直径)0.3～0.8mm40～100。防腐、防锈材料：承受质量过关、使用年限较长、价格相对廉价的水性无机硅酸锌涂料(高摩尔比)作为底漆，环氧云铁中间漆过渡，聚氨酯面漆三层防护体系(详见八)。八、钢构造外外表漆装防腐依据初步设计批复意见，施工图设计阶段对南浦大桥钢构造外外表涂装防腐作为另一重点专题争论，收集比较了目前国内、外大路钢桥梁及海工钢构造在涂装防腐方面的资料，应用效果较好的有以下几种：纤维增加塑胶/复合材料：由高分子材料(主要是环氧树脂类)基体和纤维制品复合而成。掩盖在钢铁外表，性能优异，具有抗老化，耐化学腐蚀，耐气候等诸多特点，如GCM金属防腐防护系统。目前国内有类似工程实例承受此系统防腐方案。此系统防腐方案相对较贵，另外对于型钢及较小交角及突出部位的处治措施需进一步改进。金属喷涂防护：承受电弧喷涂设备，对防护金属(如锌、铝等)进展加热、熔融、雾化、喷涂形成防腐涂层，在此金属涂层上，外罩有机封闭涂层，形成长效防腐复合涂层，涂层结合力强，耐腐蚀寿命长。对异型及小交角及突出部位外表防护处理同平、大外表类似，价格与复合材料相比，持平或略贵。水性无机富锌涂料，主要是以金属水玻璃为根底、富含锌粉的一种自固化涂料，与钢材外表有很强的结合力，主要特点是防腐蚀年限较长，耐候性好、耐凹凸温、导电、耐油、耐有机溶剂。对金属外表的预处理较金属喷涂要求低，具有自固化性，施工相对简便，性能上优于常规的环氧富锌底漆及醇溶性无机锌底漆，价格上与复合材料掩盖及金属喷涂相比具有很大优势。结合淳安南浦大桥的地理位置及大气环境：大桥位于国家级自然保护区内，空气污染程度很低，大气环境主要为湿热及日照，考虑到大桥建设资金较紧急，从设计的角度上选用价格、性能比较优的水性无机硅酸锌涂料作为底漆的三层防腐涂装体系。业主可依据需要选用其他体系的防腐材料，但应得到设计认可。对于拱脚段防腐处理，设计上为了削减施工难度，降低本钱，对构造上进展了改进，使拱脚段拱肋完全与桥道系脱开，处于与桥道系以上拱肋一样的环境中。九、施工步骤施工场地平坦，修建便道、临时码头等施工临时设施。桥址施工掌握网〔三角网、水准网〕建立。0号、1号桥台根底定位放样，桥台拱座施工，各预埋件的埋设要求定位准确。上部构造桥道系各预制构件预制场地平坦，台座设置，构件制作。主拱肋的制作(有隧道)通行净空及线形均难以满足成形后的拱肋节段运输。水路运输由于受安江电站大坝〔无船闸〕的阻拦，也难以运送拱肋节段到达架设现场。桥位处山势陡峭，场地狭小，缺少拱肋放样加工1:1大样后，准确下料各构件，并进展非焊接性组拼，

检查各构件下料精度后，按挨次编号，散件〔单管件〕运到千岛湖库区，利用千岛湖镇四周的场地〔要求180m×25m的面积，重1:1组拼好的节段用双龙门吊运送至湖中的驳船(或浮箱平台上)，拖运至桥下垂直起吊安装。主拱圈每片拱肋分12段预制拼装而成，每段由假设干节钢管焊接而成，每节由弦管、腹杆、平联组成。所以，要求在制作根本单元〔各杆件〕时应严格掌握其长度、管径、接口等，保证制作精度。各段制作完毕，应在施工平台上进展试拼，并进展总体坐标及尺寸的检验。制作好的节段，在存放、运输中要留意防锈及避开碰撞及杆件的早期附加应力。主拱肋安装应按以下框图进展：主拱肋安装工艺流程框图缆索吊装系统架设缆索吊装系统架设缆索吊装系统试吊1:大样加工构件1:大样拱肋节段组拼主拱肋节段运输、检查吊两侧拱脚段拱肋并临时固定施工监控吊两侧中间第一段拱肋、横撑吊两侧中间其次～六段拱肋、横撑调整拱肋标高，低温下跨中拱肋瞬时合拢拱肋永久合拢，依次放松扣索，转入二铰拱状态固定拱脚，浇注封拱混凝土浇筑拱肋管内混凝土安装吊杆桥道系施工桥道系桥面铺装、栏杆、伸缩缝安装。全桥外观整饰。全桥动、静荷载试验，性能检测后竣工通车。十、施工要点(JTJ041-89)(GB50205-95)外，还应按以下要求执行。〔一〕桥台址处基岩节理较发育，因此承受爆破开挖时，应严格掌握用药量，避开对基岩裂隙带来进一步的不利影响，应严格掌握基坑超挖量。桥台拱座混凝土体积大，应分层浇筑，可承受布设散热管、低水化热水泥和掺入粉煤灰等方法，以削减水化热对混凝土硬化过程中的不利影响。〔二〕主拱肋钢管加工主拱肋钢管承受螺旋钢管或由钢板卷制而成。钢板要求平直，不得有翘曲、外表锈蚀和冲击痕迹。卷管方向应与钢板压延方向全都，管体成形后必需校园。为保证钢管内壁与核心混凝土严密粘结，钢管内不得有油渍等污物。横向缀管、腹杆、横撑加工主拱肋承受悬链线形(拱轴系数m=1.167f/L=1/5.5)，截面由4ф850mm钢管组成格4个弦管构成矩形断面，在拱肋焊接放样时，全桥主拱肋坐标半跨对称。腹杆直径为ф529mm，斜交腹杆施工放样及杆件下料都有肯定的难度，因此要求按1：1比例在施工平台上进展放样，并在各吊杆、腹杆、横缀管及横撑时也可由钢板卷制而成。横撑的主管为卷板焊接成管或承受螺旋钢管，腹杆承受螺旋钢管。主拱肋制作工艺要求钢管、钢板及型钢等材料必需经检验符合要求。准确下料，下料长度误差不大于±2mm。构架轴线、节点坐标放样误差不应大于3mm。节段拼装应在钢板上进展，拼装误差不大于2mm。全部钢构件必需在焊缝检查满足要求前方可进展防腐处理。钢管拱肋段的安装钢管拱肋节段的安装挨次按从拱脚段至拱顶段的挨次进展。安装时应以平台上的轴线为准，将制作好的两节筒体置于平台上，筒体纵焊缝相对错开15cm，置于朝向横向缀管一侧，尽量不让焊缝外露于拱肋桁架内、外侧。在吊杆位置，按预先放好的大样位置，在横向缀管上画线开预留孔，并要求确保吊

杆孔准确铅垂。在横向缀管的腹腔内施焊吊杆垫板、支架板，同时要保证垫板平坦且对垫板外表铣平。设计时在段与段间接头内部设了法兰盘，以使吊装就位后作临时连接。每道横撑由两短段与一长段在空中焊接而成。两肋间的横撑接头短段应在拼装台上焊接在相应的主拱肋位置上，并留意准确放样横撑接头的空间方位角度。因焊接及温差影响都会使每段拱肋有不同程度的轴向收缩或膨胀，所以在构件验收时，应测量出各自的拱肋段长度，经温度改正后，累计到相应拱肋上，确保拱肋的轴线长度和安装精度，并留意测定出已修建的两拱座起拱线距离，以便修正主拱肋的预制长度。在拱肋就位段各掌握点的高程和拱轴线均满足设计要求后，施焊接头钢管弧、电焊机要求使用直流电焊机。拱肋安装的精度要求(a).拱肋、拱片轴线偏位小于5mm；(b).拱顶、拱脚高程偏差小于10mm；(c).5mm；(d).10mm。〔三〕主拱肋的焊接及其质量要求主拱肋钢构造间的焊缝，除图中注明者外，均承受V形坡口，单面焊缝，双面成型(全焊透对焊接缝)。V形坡口应承受机加工，坡口外表不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷，并(以离坡口边缘的距离计)20mm。主拱肋Q235c钢之间的焊接及Q235c钢与Q345c钢间的焊接承受J426钢之间的焊接承受J506低氢型焊条。焊条、焊剂、焊丝应分别满足GB/T5117-1995、GB/T5118-1995、GB12470-90、GB/T5293-1999的要求。焊缝的型式及要求应分别满足GB985-88、GB986-88和GB10854-89的有关规定。对口接头的错边量要小于0.10倍的钢板厚度。主拱肋钢构造的焊缝质量，对于射线探伤应符合GB3323-87中II级焊缝质量的要GB11345-89I级焊缝质量的要求。为了保证焊接质量，在正式焊接前应试焊，进展焊缝工艺评定，经焊缝质检部门检验合格前方能正式大面积焊接。评定试验确定的工艺参数，在施工中不得随便改动，并要求：聘用考试合格的电焊工带证上岗施焊；全部焊缝均作超声波探伤检测；抽取占总数量不少于5%的焊缝()，用X射线检验；对不合格的焊缝，要求铲除或打磨重焊，并适当增加抽检率(届时由设计人员、监理和甲方商定)。主拱肋钢构造的制造、检验与验收标准可参照TB10212-98中有关规定执行。〔四〕吊点每段拱肋吊点位置原则上设于距两端部各约6m处(节点四周)，吊点构造应留意避开局部应力集中。吊装时应留意削减吊装荷载下的变形，并应进展试吊，必要时可用关心杆件尽量使得全截面均匀受力，具体构造施工单位自行设计，并需经设计部门认可。〔五〕混凝土灌注主拱肋管内填充50号微膨胀混凝土0.45，为削减混凝土的收缩，要求严格掌握水灰比不大于0.45，并承受掺入微量UEA(上或下管)纵向对称同步用泵送顶升法灌注(全桥同时需用4中2台备用)，从每管下端灌进，顺管而上，各管内混凝土长度差不大于2m，严格掌握泵()，此工序混凝土数量大，技术要