郭家沱长江大桥主桁施工图设计说明

重庆郭家沱长江大桥工程第三篇郭家沱长江大桥第四册第一分册主桁施工图设计总说明施工图设计说明概述工程概况郭家沱长江大桥是六纵线跨长江的节点工程，是两江新区联系主城核心区最快捷的通道，项目的建设将推动东部新城发展，带动两侧土地开发，同时加强龙兴、复盛片区与环樵坪经济区过江快捷联系。是重庆市政府为实现重庆特大城市空间发展和城市化战略目标重要手段。工程起于两江新区郭家沱周家村，向南于郭家沱跨长江至南岸区峡口镇，经长岭岗西侧上跨既有三横线兰草溪大桥至重庆南岸山城油漆厂东侧止，主线全长6.2km，主要包括郭家沱长江大桥，全长1.4km；北引道工程，长2.7km（含花红湾立交与北桥头立交）；南引道工程长2.2km（含峡口立交）。郭家沱长江大桥起点桩号K2+689.209，终点桩号K4+093.009，全长1403.8m，主桥采用单孔悬吊双塔三跨连续钢桁梁悬索桥，跨径布置为（75+720+75）m=870m；两岸引桥均采用预应力混凝土连续箱梁，北引桥跨径布置为（4×43）m，南引桥跨径布置为（3×43+4×43）m。设计内容及图册划分本项目施工图设计共分九篇，其中第一篇为“总体线路”，第二篇为“北引道及立交工程”，第三篇为“郭家沱长江大桥工程”，第四篇为“南引道及立交工程”，第五篇为“交通及照明工程”，第六篇为“排水工程”，第七篇为“景观工程”，第八篇为“管理用房”，第九篇为“公轨共建段工程”。第三篇“郭家沱长江大桥工程”共分八册，本册为第四册第一分册“主桁”。设计依据重庆市城市建设投资（集团）有限公司与招商局重庆交通科研设计院有限公司和林同棪国际工程咨询（中国）有限公司设计联合体签订的《重庆郭家沱长江大桥工程设计合同》（2014.05）《重庆市城市总体规划（2007-2020年》（2011年修订）《重庆市主城区综合交通规划（2003-2020年）》重庆市市政设计研究院&招商局重庆交通科研设计院有限公司编制的《重庆郭家沱长江大桥工程工程可行性研究报告》（2015.10）重庆西科水运工程咨询中心编制的《重庆郭家沱长江大桥通航安全影响论证报告》重庆西科水运工程咨询中心编制的《重庆郭家沱长江大桥工程防护评价报告》（长许可[2013]141号）招商局重庆交通科研设计院有限公司编制的《重庆郭家沱长江大桥工程环境影响报告》（渝（市）环准[2016]006号）重庆市地震工程研究所编制的《重庆郭家沱长江大桥工程建设场地地震安全性评价报告》（渝震安评[2012]37号）重庆市勘测院《重庆郭家沱长江大桥工程建设场地地质环境影响评估报告》（2012.9）国家发展改革委《关于重庆郭家沱长江大桥项目建议书的批复》（发改投资[2015]867号）《市政工程设计方案审查意见函》（重庆市规划局渝规方案函[市政][2016]0028号）重庆市城乡建设委员会《关于重庆郭家沱长江大桥工程方案设计的审查意见》（渝建方案审[2016]5号）《重庆市发展和改革委员会关于重庆郭家沱长江大桥可行性研究报告的批复》（渝发改投[2016]1273号《重庆郭家沱长江大桥工程初步设计》（招商局重庆交通科研设计院有限公司和林同棪国际工程咨询（中国）有限公司设计联合体2016.09）重庆市城乡建设委员会《关于郭家沱长江大桥轨道交通设计有关问题会议纪要》（第17号）重庆市轨道交通建设办公室《关于明确轨道8号线相关技术参数的复函》（渝轨建办函[2015]3号）重庆市城乡建设委员会关于重庆郭家沱长江大桥工程初步设计的批复》（重庆市城乡建设委员渝建初设[2016]180号）重庆市勘测院《重庆郭家沱长江大桥工程详细勘察报告》（2015.10）桥位区域1：500地形图（重庆市勘测院）技术标准桥梁主体结构设计使用年限100年，其它损坏、修复不影响轨道交通正常运营的结构设计使用年限为50年。钢结构防腐体系使用年限为20年，支座主要构件使用年限为50年，伸缩缝主要构件使用年限为40年，易损构件及其他附属结构使用年限为15年地震动峰值加速度：E1地震作用下，地震动水平峰值加速度为0.088g，E2地震作用下，地震动水平峰值加速度为0.127g设计风速：离地面10m高，重现期100年，10min平均最大风速27.5m/s设计水位：1/300的设计洪水位196.57m，考虑山峡水库运行100年泥沙淤积后最高通航水位192.00m，最低通航水位155.64m航道等级及通航标准：内河Ⅰ-（2）级航道，单孔双向通航，航道净宽320m，预留净高24m设计环境类别：Ⅰ类（温热地区的大气环境。与无侵蚀性的水或土接触的环境）技术标准上层公路交通：（1）道路等级：城市快速路（2）行车速度：80km/h（3）荷载标准：城-A级，人群荷载2.875kN/m2（4）路幅组成：双向8车道，桥面总宽=2.0m（人行道）+15.5m（车行道）+2.0m（中分带）+15.5m（车行道）+2.0m（人行道）=37m（5）桥面横坡：2.0%（6）桥面纵坡：双向0.5%下层轨道交通：根据《重庆市城乡建设委员会关于重庆郭家沱长江大桥轨道交通设计相关问题会议纪要》（第17号)相关要求，由于轨道交通8号线制式暂未确定，郭家沱长江大桥轨道交通部分应按钢轮钢轨制式进行设计，并为将来改造为跨座式单轨预留必要的实施条件。钢轮钢轨制式相关要求按《重庆市轨道交通（集团）有限公司关于提供郭家沱长江大桥初步设计技术要求的函》执行，由于轨道方面未提供正式的跨座式单轨制式的相关技术参数，有关跨座式的荷载标准暂参照《重庆轨道交通八号线工程预可行性研究报告》（中铁第一勘察设计院）和《重庆市轨道交通三号线北延伸段工程初步设计技术要求》采用。（1）钢轮钢轨制式：（a）双向轨道交通，线间距5.2m，最高设计运行速度100km/h（b）荷载标准：地铁As型车八辆编组，最大轴重150kN；轨道车站范围内设备区活荷载8kN/m2，公共区4.0kN/m2（c）轨道纵坡：双向向0.5%（d）净空：轨面以上净高7.0m（2）跨座制式：（a）双向轨道交通，线间距3.7m，最高设计运行速度75km/h（b）荷载标准：二轴转向架电动客车，八辆编组，最大轴重110kN（c）轨道纵坡：双向向0.5%（d）净空：轨面以上净高3.97m（3）轨道刚度指标要求：目前我国现行规范中未明确轨道（铁路）悬索桥的刚度要求，参照本工程专项科研项目《大跨度公轨两用悬索桥合理刚度研究》（中南大学）的研究成果控制设计。表3.1郭家沱长江大桥刚度标准竖向刚度挠跨比横向刚度挠跨比（有车风）单侧梁端竖向转角单侧梁端横向转角列车+汽车单独列车1/4001/4501/12003.0‰1.5‰（4）结构安全性：风、车辆、桥梁的耦合作用下，主要指标限值如下：脱轨系数；轮重减载率：；轮轨横向水平力：；舒适度指标达到“良好”以上。坐标、高程及里程系统：坐标系统采用重庆市独立坐标系；高程系统采用1985年国家高程系统；里程系统为设计独立里程，从北向南为里程增加方向。设计规范《地铁设计规范》（GB50157－2013）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）《铁路工程抗震设计规范》（GBJ50111-2006）(2009年版）《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)《铁路钢桥制造规范》（Q/CR92112015）《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T1527-2011）《城市桥梁设计规范》(CJJ11－2011)《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ166-2011)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)《公路悬索桥设计规范》（JTG-TD65-05-2015）《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015)《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/TD60-01-2004)《公路桥涵施工技术规范》(JTGTF50-2011)《桥梁用结构钢》（GB714-2015）《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》（GB/T1228-1231）。《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB／T709-2006）《公路桥涵施工技术规范》(JTG/F041-2011)材料及容许应力主要材料主桁构件、桥面系构件材质主要采用Q345qD、Q420qE两种板厚小于50mm时采用Q345qD，大于等于50mm时采用Q420qE。材料技术条件符合《桥梁用结构钢》（GB714-2015）的要求。高强度螺栓：10.9s级，螺栓、螺母、垫圈等均应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》（GB/T1228-1231）的要求。钢板厚度应符合《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB／T709-2006）B类钢板要求，并对厚板按不小于10%比例进行超声波探伤。材料容许应力钢材的屈服强度σs按照《桥梁用结构钢》（GB714-2015）采用。设计安全系数K=1.7，容许应力按照不同板厚取［σ」=σs/K。结构设计总体布置郭家沱长江大桥为公轨两用桥梁，双层布置，上层为八车道城市道路交通，下层为双线轨道交通，大桥起点桩号K2+689.209，终点桩号K4+093.009，全长1403.8m，主桥采用单孔悬吊双塔三跨连续钢桁梁悬索桥，桥跨布置为（75+720+75）m=870m；引桥采用现浇预应力混凝土连续箱梁，北引桥跨径布置为4×43m，南引桥跨径布置为3×43m+4×43m。主桥钢桁梁采用三跨连续体系，在桥塔及端部设置竖向支撑，纵向不约束；桥塔处设置横向抗风支座及液压粘滞阻尼器；在主跨跨中与主缆间设置柔性中央扣以提高结构纵向刚度，减小列车高速制动下的主梁纵向位移。主桁杆件加劲梁采用正交异性钢桥面板的板桁结合钢桁梁，主桁架为三角形桁架，主桁架高度12.7m，标准节间长度15.0m，两片主桁中心间距为17.0m。主桁主要杆件均为焊接箱形截面和工字型截面。其中，上弦杆截面为箱型截面，宽800mm，高1000mm，板厚20~50mm。下弦杆截面为箱型截面，宽800mm，高1200mm，板厚24~50mm。腹杆有箱型截面和工字型截面，箱型截面宽800mm，高1000mm，板厚24~50mm。工字型截面宽800mm，高800mm，板厚24~30mm。斜撑为工字型截面宽600mm，高800mm，板厚24~36mm。箱型截面杆件均按照四面拼接设计，工字型截面杆件按双面拼接设计。单个构件最大长度20.5m，最大节段吊重约612t。主桁节点均采用整体节点。节点板最大厚度60mm(索塔支座处），最大规格为5590×2700mm。结构预拱度的设置主桁不设预拱度。高强度螺栓连接主桁构件及索塔处横梁采用M30高强度螺栓，φ33栓孔，设计有效预拉力为360kN。摩擦面抗滑移系数按照f=0.45计。高强度螺栓连接部分的摩擦面，要求出厂时的抗滑移系数不小于0.55，构件安装前抗滑移系数不小于0.45。钢梁防腐钢梁防腐涂装主要参照采用《铁路钢桥保护涂装涂料供货技术条件》（TB/T1527-2011）中的涂装体系，并对部分涂装体系的油漆种类、涂装道数和干膜厚度进行适当调整。具体的结构部位及相应涂装体系如下。（1）钢板预处理要求如下：涂料种类由制造厂家自行确定。（2）钢梁主体结构参照第7涂装体系，涂层要求如下：涂层涂料种类每道干膜最小厚度(μm)涂装道数总干膜最小厚度(μm)1特制环氧富锌底漆402802环氧云铁中间漆401~21003氟碳面漆35270（3）主桁构件连接部位的摩擦面采用3涂装体系，无机富锌防滑涂料。钢梁安装后外露表面依次涂环氧类封孔剂、环氧云铁中间漆、氟碳面漆，涂层要求如下：涂层涂料种类每道干膜最小厚度(μm)涂装道数总干膜最小厚度(μm)1无机富锌防滑涂料801802环氧类封孔剂201203环氧云铁中间漆402804氟碳面漆35270（4）氟碳面漆的氟含量为≥24%。（5）涂装体系中面漆具体颜色依据景观设计要求确定。钢梁制造钢梁制造符合《铁路钢桥制造规范》(Q/CR9211-2015）和《公路桥涵施工技术规范》(JTG/F041-2011)要求，设计文件中有特殊规定者亦应严格执行。鉴于本桥杆件和板件规格均大超出一般的钢桥，对制造设备和工艺提出更高的要求，制造单位必须针对本桥的特点，制订专门的制造和工艺规则，经专家评审后方可实施。大桥钢梁具有板件厚、杆件截面大及带整体节点的特点，因此工厂在制造中一定要优化焊接工艺，严格执行经评定、审批的焊接规范及焊接工艺和探伤及加工的精度要求，确保质量。箱形杆件的隔板焊缝为隐蔽工程，在封焊最后一块水平板组成箱体前，需对焊缝进行严格检查，弧坑及超限的缺陷都必需修磨平整，方可封盖最后一块水平板。为提高疲劳性能，斜撑及对应拼接板的所有螺栓孔孔壁和边角必须打磨。焊缝质量等级如下表，检测方法及检验按《铁路钢桥制造规范》(Q/CR9211-2015）和《公路桥涵施工技术规范》(JTGTF50-2011)执行，同一构造技术标准不一致时，按高标准执行。焊接接头冲击韧性应符合《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)要求。表7.1焊缝质量分级表焊缝部位质量等级探伤方法杆件板件与桥面系板件对接焊缝Ⅰ级X射线超声波支座处熔透角焊缝、节点板与腹杆对应插入板熔透角焊缝、Ⅰ级超声波斜撑上、下节点板与相连板熔透角焊缝Ⅰ级超声波所有杆件顶底板与腹板部分熔透角焊缝Ⅱ级超声波杆件壁板与横隔板部分熔透角焊缝