南京四桥初步设计审查报告

初步设计方案成果复核报告中铁大桥勘测设计院有限公司二○○七年五月武汉初步设计方案成果复核报告初步设计方案成果复核报告中铁大桥勘测设计院有限公司二○○七年五月武汉 1-1 1-1 2-1 2-1 2-1 2-1 2-1 2-1 2-2 2-2 2-2 2-3 2-3 3-1 3-1 3-1 3-1 3-1 3-3 4-1 4-1 4-1 4-1 4-2 4-2 4-2 4-3 4-3 4-3 4-4 4-4 4-5 4-27 4-27 4-33 4-42 4-57 4-57 4-58 4-69 4-72 4-76 4-83 4-834.5.2基本风速、设计基准风速和颤振检验风速 4-84 4-84 4-86 4-88 4-89 4-90 4-91 5-1 5-1 5-3 5-5 5-7 6-1 6-1 6-1 6-1 6-2 6-3 6-3 6-4 6-5 7-1 7-1 7-1 7-1 7-1 1.1项目概况南京长江第四大桥是国家沪蓉国道主干线在南京过江的重要通道，也是建设将进一步完善南京节点的国家级干线公路网，着力构筑区域大交通格局，优化国家高速公路以及省内骨架公路在南京过江布局，有效地缓解过境交通，1.2工程可行性研究报告基本结论工程可行性研究阶段针对石埠桥线位的石埠桥桥位，分别对主跨为980m1.3初步设计工作情况1.4主要技术标准大桥桥面标准宽度：大桥标准横断面宽度为33.0m，其各部分组成为：右侧护栏2x0.5+紧急停车带2x3.0m+行车道2x(3x3.75m)+左侧路缘带通航净空标准：按交通部交水发[2006]164号文《关于南京长江第四大船舶撞击荷载：南塔：平行于航道方向取105.1MN，垂直于航道方向取1.5建设条件气温年高温平均日数(≥35℃)：14.9天降水相对湿度雾风况积雪最大冻土深度：9cm风速），皱隆起，形成以埤城群（Pt2pc）为变质基底的扬子准地台而进入相对稳定的据江苏省地震工程研究院对桥位区地震安全性评价及地震危险性分析专题报告，近场区规模较大的主要断裂有6条，它们分别是施官集断裂、南京-第四系共划分为4大层组，层号为①~④。①~②层为第四系全新统冲湖积物，主要岩性为淤泥质亚粘土、亚粘土、粉砂、细砂；③~④层为第四系上松散岩类孔隙潜水－弱承压水含水岩组该含水岩组分布于江域及长江南岸，含水层岩性主要为第四纪冲积的粉基岩孔隙－裂隙水含水岩组工作区主体位于华北地震区长江中下游－南黄海地震带内，属中强震活工作区地震活动空间分布是不均匀的，主要表现为成团成片分布的丛集长江中下游－南黄海地震带是华北地震区的一个中强震活动带。地震活上记载到的4次破坏性地震和现代仪器记录地震的震级强度可以认识到这一结根据本工程近场区范围主要断裂的活动性及其断裂距桥位工程场地的距南京长江第四大桥位于长江下游的龙潭水道，航道等级为Ⅰ-(1)，通航对本工程建设影响较大的主要为南京港位于本工程至南京长江第二大桥设计最高通航水位通航净高通航孔设置和布跨原则通航净宽（1）将上下行深水航路和推荐航路以及船舶进出码头水域安排在主通航（2）将上下行深水航路和推荐航路安排在主通航孔内，边孔预留码头前2.1设计复核工作依据南京长江第四大桥初步设计阶段跨江大桥勘察设计复核合同（编号：南京长江第四大桥初步设计相关的基础资料有关主管部门对工可报告的批复意见和评审意见建设单位对该项目的相关文件和意见现行的相关技术规范、标准2.2初设文件组成2.3基础资料2.4运用的规范与标准《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999)《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-1998) 《内河通航标准》2.5设计复核过程工作人员全面沟通。随着初步设计工作的进一步深入和文件的更新改版，在3.1设计文件总体评价设计说明中宜补充坐标系统、高程系统、和里程系统桥的运营数据确定，建议结合投资估算的调整等完善评价；设计基本采用现行有效的规范，并执行了《中华人民共设计考虑到本项目的技术难度和工程规模较大，现有规范和标准的具有执行现有适用规范和标准的基础上，设计单位参考了国内外相关的规范和标3.2工程方案总体评价大堤范围内桥梁部分位于直线段；南岸引桥平曲面设计高程72.472竖曲线半径R＝25331.696m，南侧接以-2.8%的纵坡至AK16+000.00m处，变坡点设计高程28.59m，竖曲线半径R＝80000m；再以=13296.676m；后以-0.7716%的纵坡跨越滑子河，至AK14+700.000m处，变坡面设计高程71.658竖曲线半径R＝28939.920m，南侧接以-2.8%的纵坡至AK19+500.00处，变坡点设计高程42.212m，竖曲线半径R＝30000m；后以侧路缘带）+2（中央分隔带）+0.75（左侧路缘带）+3×3.75（行车道）+3.0（6）与两岸码头、防洪大堤、被交道路等重要设施的距离和交叉关系基斜拉桥方案在江北有相当长度的水域被跨度相对较小的引桥所覆盖，水根据河势分析报告，桥位下游龙潭水道的下弯段局部河势不很稳定，有南京长江二桥、南京长江三桥均为斜拉桥，因此斜拉桥方案在景观的多在南岸中石化金陵分公司东西两个码头群不搬迁的条件下，在确定桥梁主跨跨径要满足通航技术要求，并覆盖各种可能的航道布置，并为下锚重视结构与长江大堤相对关系，保证大桥主墩、锚碇等重要下部结构与166+409+1418+364+119m两塔三跨吊钢箱梁悬600+1620+550两塔单跨吊钢箱梁悬索桥根据桥位区自然地理条件并考虑结构的经济合理性，引桥桥跨布置以504.1桥跨布置主跨和两个边跨覆盖了整个河床断面，将上下行的深水航路安排在主通南锚碇位于焦山幕府山断裂北边缘线以北，跨江主桥总体结构处于焦山主塔根据《南京长江第四大桥南塔桥墩位址与航路设计专题研究报告》主跨覆盖了大部分河床断面，将上下行的深水航路及推荐航路及预留码4.2计算方法及参数本次设计审查，按照规范要求进行结构分析，验算主梁、主缆、吊索及专用结构分析程序--BNLAS进行分析。恒载按照设计文件《南京长江第四大桥初步设计第二部分跨江大桥（方案汇活载）＋）＋）＋4.3推荐方案构造与检算结果在主塔处不设加劲梁的竖向支座对于减小该处的主梁弯矩效果较为明辅助墩处采用主缆限位装置，其优点有：①减小主塔塔顶位移、改善主梁端横向约束采用阻尼器，静力作用下横向约束为简支体系，与梁端横采用梅花形布置，按摩擦桩设计，桩底高程-90m，桩尖土层为交叉腹杆设置在下横梁以下，一方面增加了主塔的横向刚度，受力上与承台高程及尺寸大小合适，根据《南京长江第四大桥船舶撞击动力分析塔柱横向倾斜度比选：桥面有效宽度为33m，在主塔处桥面宽度达到和空气污染逐渐加剧的现状，宜适当提高塔柱底标高以改善钢结构的腐蚀环D体系温差：升温20℃;降温34℃。）＋组合Ⅱ：恒载（D8车道汽车活载L（8体系升、降温T＋横桥向有）＋\"N——\"N——-24.424.424.424.415.712.615.712.67无粘接预应力方案中锚体属预应力构件，根据规范要求混凝土级别不应低于锚固系统方案对无粘结预应力锚固系统和改进后的后锚梁锚固系统两种方案一无粘结预应力锚固系统方案是通过无粘结预应力束将大缆索股锚布置在锚固钢板前部的钢棒剪力键和后部的PBL剪力键将索股上的力逐次相对长37～64m地连墙墙体，墙体底标高-58.5位于中密的细砂层。开挖圆型地连墙内土体至标高-23.5m处，挖深不大于28.0m，土体挖深过程中采用逆筑法施工，分层开挖土层，分层施工地连墙内该方案先在地面施工封水支护地连续墙及参与结构受力的顺桥向八道地案案值，建议在对此锚固构造进行空间分析时以塔侧第一对吊索的控制值进行计DDD根股m123456789σKK864σKKσKK斜肋直接传力式主索鞍鞍体通过四周的定位销及高强螺栓与固定于塔顶22北散索鞍摆轴的接触应力为336.2MPa，南散索鞍滚轴的接触应力为4.4比较方案构造与检算结果mm钢结构桥塔拟采用桁架式方案，在上塔柱段设三道斜撑与上横梁共同受）（+0.284+0.000+0.207+0.000+0.149+0.000+0.096+0.000+0.056+0.000+0.028+0.000+0.011+0.000+0.002+0.000+0.056+0.016+0.007+0.001-0.026-0.011+0.056+0.016+0.007+0.001-0.026-0.011-0.002-0.089-0.052+0.033-0.139+0.087-0.193+0.121-0.265+0.166-0.052+0.033-0.139+0.087-0.193+0.121-0.265+0.166体系温差：升温20℃;降温34℃。）＋）＋）＋ 288,080 288,080 322,982 322,982 338,846 338,846 347,379-27,427-27,539-27,539-19,140-19,14050,03450,034-65,84379,55195,949105,384-102,822107,88342,697207,16942,697207,169204,254204,254-62,738200,146-177,118200,146-177,118194,418-7,741-7,741262,843262,843·<·<锚固系统方案对无粘结预应力锚固系统和改进后的后锚梁锚固系统两种a、复合基础方案：北锚锭处基岩埋深较深，基岩以上均为透水层，为达该方案先在地面施工封水支护地连续墙及参与结构受力的顺桥向八道地），D12345本上满足的规范要求。吊索最大的应力幅为131.67MPa，小于规范规定的864K斜肋直接传力式主索鞍鞍体通过四周的定位销及高强螺栓与固定于塔顶4.5推荐方案抗风与抗震分析《南京长江第四大桥初步设计阶段设计地震动参数研究报告》江苏省《南京长江第四大桥抗风性能试验研究》西南交通大学风工程试验研出了桥位处实测计算得到的不同高度处和不同重现期一遇的10min平均ffD（梁施工）=48.8m/s111111010001111111123456Ss＝0.74，Sd＝0.90，正对称弯扭振型之间的相似指数低于反对称弯扭振型之μrεηT和底面诱导出不对称脱落的旋涡，使主梁顶面和底面出现交替变化的正负压（1）竖向涡激共振发生风速：Vcvh=2.0fb.B=6.7m/s（2）扭转涡激共振发生风速：Vcvθ=1.33ft.B=1h部位的地震反应列于表4-36，经检算，结构内力反应在设计允许范围之内。塔MQNMQN部位MQNMQN北塔柱南塔柱工况二，独塔自立状态计算荷载有：恒载+工况一成桥状态失稳模态图见图4-120，独塔自立状态下的稳定安全系数为9.3，其失稳模态图见图4-121，各种工况下的稳定安全系数均抗风性能计算分析结果表明：弯扭耦合颤振和分离流扭转颤振的临界风速均大于颤振检验风速[Vcr]=60.8m/s，主桥具有足够的抗风稳定抗震性能计算分析结果表明：结构各部位的地震响应均在设计允许的设计风参数的计算按照规范及本桥的风参数研究成果取值，计算结果可动力特性计算中，刚度、质量模拟较准确，竖弯基频、扭转基频等动力特性参数计算正确。但是边界条件模拟与实桥有些差异，桥塔与主主梁节段模型试验模型制作、风速及攻角的模拟均满足抗风设计规范的要求。在三种攻角条件下进行了主梁颤振试验，得出满足抗风设计主梁节段模型在均匀流场中进行，并考虑了两种阻尼比在五种攻角下进行主梁涡激振动试验，得出的涡激振动振幅小于容许值的结论是合理的。但应指出在节段模型涡激振试验中还应给出主梁的斯脱哈尔数建议主梁节段模型涡激振试验采用高雷诺数（大比例通过对本桥正对称的弯扭振型和反对称的弯扭振型的相似指=0.90，正对称弯扭振型之间的相似指数低于反对称弯扭振型之间的相似指数，因此得出，耦合颤振将是反对称弯扭的耦合，而本桥耦合颤振究竟是正对称弯扭耦合还是反对称弯扭耦5.1总体布置11.25m＋左侧路缘带0.75m＋中央分隔带2.0m＋左侧路缘带0.75m＋行车道引桥按墩高可分为高墩区和低墩区，桥墩高度10m以上区段桥跨布置以5.2上部结构结构方案及构造张拉预应力钢筋，形成连续整体，现场焊接波纹钢腹板拉裂缝的出现。但是施工中要充分注意波纹钢腹板与混凝土顶底板的有效联5.3墩身及基础方案及构造有6m左右桥位区的百年一遇设计风速达到V10＝31.2m/s，引5.4结构分析11500001100000500000-50000-100000213141213141516171718191018191012131413141516171819101910121314151617122222222（1）正截面抗裂验算（2）主拉应力验算（3）主梁挠度汽车荷载作用下跨中向下竖向位移值为-6.6mm，向上的竖向位移值为定的最大压应力不大于混凝土抗压强度标准值的0.5倍（C50混凝土为6.1主桥施工方案评述(2)开挖槽段，不断补给泥浆，开挖至设计标高；清底、下钢筋笼及注浆混凝土浇注过程中按设计要求吊装固定锚固