跨江高速公路大橋設(shè)計與施工介紹

1、跨江高速公路大橋設(shè)計與施工介紹 工程概況 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 建設(shè)條件 工程總體設(shè)計 主橋的設(shè)計與施工 結(jié)束語 匯報提綱一、工程概況地理位置 安慶長江公路大橋位于長江安慶河段鎮(zhèn)風(fēng)塔以下、鵝眉洲分流口以上、安慶市東門汽渡東400m處，是安徽省繼銅陵和蕪湖長江大橋后的第三條過江通道。大橋東距蕪湖長江大橋和銅陵長江大橋分別為200km和100km，西距九江長江大橋164km，北起京福、滬蓉國道主干線在安徽境內(nèi)共用線即合肥至安慶高速公路，南接馬鞍山至安慶的安徽沿江高速公路。 清源路定向立交 北部分離立交橋 北部引橋 主橋 南部引橋 工程組成二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1.道路等級：四車道高速公路； 2.計算行車速度：

2、100km/h； 3.路面及橋面寬度：主橋標(biāo)準(zhǔn)寬度26m（不含拉索錨固區(qū)寬度及風(fēng)嘴寬度），中間設(shè)2m中央分隔帶，兩邊設(shè)0.5m防撞護欄； 4.路面縱坡不大于3%，橫坡2%； 5.荷載標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載等級：汽車-超20噸，掛車-120；設(shè)計風(fēng)速：主橋橋位處100年一遇設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速23.6m/s，施工階段風(fēng)速按10年一遇計，為成橋階段的0.84倍；船舶撞擊力：主墩順?biāo)鞣较驗?7000KN，橫水流方向為13500KN，輔助墩按主墩減半；地震烈度：場地基本烈度為6度，按7度設(shè)防，并實測地振動參數(shù)計算地震力； 6.設(shè)計洪水頻率：1/300，相應(yīng)最高洪水位 18.97m(黃海高程，下同)； 7.通航水位最高

3、通航水位：采用重現(xiàn)期20年一遇的相應(yīng)洪水位16.93m；最低通航水位：采用保證率為99%的相應(yīng)水位2.48m； 8.通航凈空主通航孔雙向航寬不小于460m，邊通航孔單向航寬不小于204m，凈高24m。三、建設(shè)條件1.地理位置及河勢條件 橋位位于長江安慶河段振風(fēng)塔以下，鵝眉洲分流口以上部分。橋位處安慶單一段自皖河口以下長約10km，河道順直穩(wěn)定，河寬在9001500m之間，邊界條件控制較強，主流偏靠北岸，長期保持單一穩(wěn)定的狀態(tài)。2.氣象 橋址區(qū)位于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，月平均最高氣溫28.8，月平均氣溫16.5，月平均最低氣溫13.6，極端最高溫度40.2，極端最低溫度-12.5。橋址區(qū)常年主導(dǎo)

4、風(fēng)向為北東方向，常年最大風(fēng)速20m/s。根據(jù)氣象資料分析推測出安慶市100年一遇、10米高度、10min平均最大風(fēng)速為21.75m/s，小于公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTJ021-89）換算的基本風(fēng)速23.65m/s，由此設(shè)計取基準(zhǔn)風(fēng)速為23.65m/s，計入地形系數(shù)后，橋面處設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速為33.58m/s。3.水文 正常情況下，橋址河段內(nèi)一個水文年中7、8、9三個月為洪水期，月平均水位12m左右；12月至第二年4月為枯水期，月平均水位37m，5、6、10、11月為中水期，月平均水位711m。橋址河段內(nèi)歷年最高水位為16.84m（1954.8.1），歷年最低水位為1.62m（1929.1.20），

5、年最大變幅12.96m（1954）。橋址河段流速較為均勻，全年主流位置居中偏左，流速相對較小。中水期水流流速0.911.31m/s，流向與橋軸線法向夾角4右7.8。洪水期水流流速1.83-2.33m/s，流向與橋軸線法向夾角0左7.5。大橋的設(shè)計洪水位及流量采用不同分洪情況下的理論頻率值。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?；A(chǔ)施工水位采用5年一遇理論頻率值，為15.00m。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖 經(jīng)場地地震安全性評價，橋位區(qū)未來遭受地震破壞的烈度不超過7，在50年超越概率10%、3%條件下，場地地震烈度

6、分別為5.9和6.7，基巖面峰值加速度分別為0.76m/s2和1.503 m/s2。 4.地震安全性評價 橋區(qū)習(xí)慣航跡線圖 安慶河段代表船型有：國家I級航道最大代表船隊，船舶噸位48000t，通航水深4.65m，安慶遠(yuǎn)景規(guī)劃船隊，船舶噸位40000t，通航水深5.25m，海輪，船舶噸級5000t，通航水深7.91m。 5.通航 四、總體設(shè)計 路線平面設(shè)計主要根據(jù)工程起至點和主要控制點，結(jié)合與現(xiàn)有道路網(wǎng)的關(guān)系與銜接。全線長5985.66m，共設(shè)平曲線3個，最大半徑2000m，最小半徑1500m。 路線縱斷面設(shè)計在考慮橋梁長度、交叉設(shè)置以及平縱組合的基礎(chǔ)上，盡量放緩坡度。全線共設(shè)置變坡點5個，最小

7、縱坡為0.38%，最大縱坡2.75%，平均坡段長1218.026m，豎曲線總長3464.138m，占道路總長度的56.88%，其中凸形豎曲線2個，凹形豎曲線3個。1.平、縱線形設(shè)計 2 總體工程概況 總體工程自北向南劃分成六個部分： （1）清源路定向立交。主線在此接合安高速公路連接線，上跨安慶市的市政道路清源路，并以兩條定向匝道與206國道及清源路形成不完全互通，主線上跨橋起點為安慶長江公路大橋起點。 主橋為相聯(lián)變寬度鋼箱混凝土連續(xù)箱梁橋，共8聯(lián)，全長1552m。匝道橋為9跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。 （2）北部分離立交橋。主要包括高架跨線橋4處，分別為跨新河路、望慶大道、206國道、華中東

8、路。起點與清源路定向立交相接，終點與北部引橋相接。 橋梁為8聯(lián)等高度及變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，全長1476.5m。 （3）北部引橋。工程包括北堤外引橋、北跨堤引橋，起點位于北岸長江大堤以北約560m處，終點與主橋相接。北堤外引橋為740 m +740 m =560m等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。北跨堤引橋為45 m +70 m +245 m =205m變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。 （4）主橋。跨越長江主槽，為50 m +215 m +510 m +215 m +50 m =1040m雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋。 （5）南部引橋。工程包括南漫灘引橋、南跨堤引橋、南堤外引橋，起點與主橋相連，原

9、計劃終點在江南東至縣與南引道相接，目前南堤外引橋直接與沿江高速公路相接。 南漫灘引橋為851 m =408m等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。 南跨堤引橋為46.25 m +70 m +46.25 m =162.5m變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。 南堤外引橋為640 m =240m等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。3 主橋總體布置 主橋橋跨布置、橋墩布設(shè)和控制高程是總體設(shè)計的關(guān)鍵，應(yīng)以通航、河勢與地質(zhì)條件結(jié)構(gòu)特點為主控制因素。 五、主橋設(shè)計與施工1 索塔基礎(chǔ) 根據(jù)橋位處的地質(zhì)條件，基巖為粉細(xì)砂巖、沙礫巖、粉土質(zhì)粉砂巖、粘土巖及疏松砂巖，屬軟質(zhì)巖和極軟巖。索塔基礎(chǔ)設(shè)計為雙壁鋼圍堰大直徑鉆孔樁復(fù)合基礎(chǔ) 。

10、鋼圍堰外徑32m，壁厚1.5m，內(nèi)徑29m。索塔基礎(chǔ)鋼圍堰內(nèi)設(shè)18根直徑3.0m的鉆孔灌注樁 。頂面高程根據(jù)工期安排渡洪的需要取為15m，底面刃腳高程分別為-36.0m和-44.0m，相應(yīng)圍堰高度分別為51m和59m。設(shè)計鋼圍堰嵌巖0.5 m4.14m和0.160.34m，鋼圍堰封底厚度為7m。 北、南塔鋼圍堰豎向分成9段和10段，平面上每節(jié)段分12個環(huán)塊加工制作，然后組拼焊接成型。 設(shè)計單位在業(yè)主的支持下，聯(lián)合長江水利委員會長江科學(xué)院基巖研究所對主橋基礎(chǔ)巖體的力學(xué)性質(zhì)開展專項研究，以復(fù)核和調(diào)整樁基設(shè)計所采用的力學(xué)參數(shù)。試驗選擇的方法是在距主橋橋位約6km的鳳凰山山體中開挖試驗平垌，在其中進行

11、壓板和短試樁等試驗 平硐試驗示意圖2 索塔 索塔為上塔柱平行分離的鋼筋混凝土倒Y形結(jié)構(gòu)，底面高程-3.25m，塔冠高程181.531m，總高度184.781m，橋面以上塔高與主跨比為0.2616。索塔在上塔柱處橫橋向全寬13m，在下橫梁處為38m，在塔底為22m，索塔的整體造型以及各部分的斷面形式考慮了受力需要、景觀協(xié)調(diào)和盡可能方便施工。 下塔柱高43.851m，單柱水平矩形斷面由8.5m10.5m向上漸變至4.06m7m，壁厚1m，中塔柱高80.88m，上塔柱高60.05m，均為單箱單室斷面，長邊壁厚0.760.8m，短邊壁厚0.751.2m。上塔柱頂面設(shè)7.5m高豎直向上的塔冠，為增強索塔

12、的景觀效果，在塔柱外側(cè)設(shè)有12040cm裝飾性倒角。 主塔環(huán)形預(yù)應(yīng)力示意圖3 主梁主梁采用全焊扁平流線形閉口鋼箱梁，設(shè)風(fēng)嘴處鋼箱梁全寬30.0m，索塔處不設(shè)風(fēng)嘴，鋼箱梁全寬27.4m，鋼箱梁頂設(shè)2%的雙向橫坡，中心線處梁高3m，箱梁寬跨比1/170，高寬比為1/10。全橋鋼箱梁共分87個梁段，標(biāo)準(zhǔn)梁段長15m，梁段最大吊重206噸。鋼箱梁材質(zhì)采用Q345-D,全橋總用量近15000噸。 鋼箱梁頂板為正交異性板結(jié)構(gòu)，頂板厚1420mm，頂板U型加勁肋為3002808mm，間距600mm，底板及斜底板厚1216mm，采用4002606 mm的U型加勁肋加勁，間距為800mm，腹板厚28mm，頂板中

13、央，腹板及風(fēng)嘴采用810mm的開口加勁肋加勁，鋼箱梁橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距為3.75m，板厚1020mm，橫橋向以14m的間距設(shè)置兩道縱隔板，索塔下及輔助跨設(shè)有豎向支承的梁段采用實體式縱隔板，該縱隔板板厚1030mm，其余梁段均采用空腹桁架式，上、下弦桿為T形截面，斜桿為1946.5 mm的鋼管。 在全橋總體靜力計算的基礎(chǔ)上，針對局部受力構(gòu)件：橋面正交異性板、橫隔板等進行了詳細(xì)的空間力學(xué)模型計算分析。局部應(yīng)力分析采用四邊形和三角形空間板殼單位，按塔下梁段、標(biāo)準(zhǔn)梁段以及輔助跨梁段建立空間節(jié)段有限元模型，分析中考慮了斜拉索的彈性支撐作用以及活載系列車的折減，由通用有限元軟件ANSYS進行計算。經(jīng)計算，鋼箱

14、梁橫隔板最大主壓應(yīng)力為135Mpa，最大主拉應(yīng)力為120Mpa。鋼箱梁頂板在正交異性板體系中的最大壓應(yīng)力為53Mpa，最大拉應(yīng)力為59MPa。U肋在正交異性板體系中的最大壓應(yīng)力為54Mpa，最大拉應(yīng)力為53Mpa?？傮w作用體系和正交異性板體系應(yīng)力組合后，頂板最大壓應(yīng)力為127Mpa，最大拉應(yīng)力為119Mpa。U肋的最大壓應(yīng)力為92Mpa，最大拉應(yīng)力為121MPa。HG1 橫隔板構(gòu)造示意圖HG2 橫隔板構(gòu)造示意圖縱隔板造示意圖(11m)縱隔板造示意圖(7m)標(biāo)準(zhǔn)梁段環(huán)焊縫臨時匹配件構(gòu)造圖(一)標(biāo)準(zhǔn)梁段環(huán)焊縫臨時匹配件構(gòu)造圖(二)4 斜拉索安慶長江公路大橋主橋斜拉索采用多束j15.24環(huán)氧噴涂無粘

15、結(jié)鋼絞線斜拉索，及與之相匹配的錨具，橡膠減振圈及體外減振裝置。鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強度1860Mpa，彈性模量1.95105Mpa。該體系可提供環(huán)氧粉末涂層、油脂、單束熱擠高密度聚乙烯、整索高密度聚乙烯外套四層防護，整索高密度聚乙烯外套上帶有雙螺旋線，可阻斷導(dǎo)致斜拉索風(fēng)雨振的雨線產(chǎn)生。單束環(huán)氧噴涂鋼絞線在工廠用專用設(shè)備中加工制造完成環(huán)氧噴涂、油脂涂層及單束熱擠高密度聚乙烯，根據(jù)每根斜拉索長度單束下料，檢驗合格后包裝成盤運住工地，單束掛索安裝、張拉和整體張拉調(diào)索達到設(shè)計要求。本橋最大斜拉索由55束j15.24環(huán)氧噴涂鋼絞線組成，長度277米。 5.1 鋼箱梁制造根據(jù)制造與架設(shè)的需要，將鋼箱梁劃分為AN 十

16、四種類型共87個梁段進行制造和架設(shè)。其中0號梁段（A、B、C、D）14段，標(biāo)準(zhǔn)梁段（E）52段，輔助跨梁段（J、K、L、M）12段，與輔助跨相鄰邊跨梁段（G、H、I）6段，端梁段（N）2段，跨中合攏梁段（F）1段。除頂板U形肋采用高強螺栓連接外，梁段間其余部分均采用焊接連接。鋼箱梁拼裝總體施工流程為：板材預(yù)處理板單元制造多梁段連續(xù)匹配組焊梁段預(yù)拼裝梁段涂裝梁段運輸上橋橋位處焊接工地連接處涂裝。 5.2 鋼箱梁架設(shè)1）塔下0號塊梁段安裝：塔下0號塊分A、B、C、D四種類型共七個梁段，在索塔完工后，拼設(shè)好索塔托架，用1200t大型浮吊按順序逐段起吊到托架上，縱移到設(shè)計位置。然后精確調(diào)整A梁段的高程

17、和軸線，達到要求后下與橫梁進行臨時固結(jié)，再分別進行江側(cè)、岸側(cè)B梁段與A梁段，C梁段與B梁段，以及D梁段與C梁段的精確匹配，完成各梁段間的焊縫連接，安裝1號斜拉索并完成一張，由此形成塔下0號塊。 2）輔助跨梁段安裝：輔助跨及相鄰的邊跨分成G、H、I、J、K、L、M、N八種類型共10個梁段，用1200t浮吊由端梁段N開始逐一起吊各梁段至支架上，牽引滑移到比設(shè)計位置向岸側(cè)偏移55厘米處，逐一將各梁段線形、高程調(diào)整到位，完成焊縫連接。當(dāng)實現(xiàn)邊跨合攏時，再將已安放在支架上并焊為一體的輔助跨及相鄰邊跨梁段整體向江側(cè)頂推于55厘米，與邊跨合攏段匹配焊接，從而實現(xiàn)邊跨的合攏。3）塔下0號塊架設(shè)完成后，利用12

18、00t浮吊將事先組拼好的四臺橋面吊機分別吊至南、北塔0號塊江、岸側(cè)懸臂端安裝就位，按有關(guān)規(guī)范對橋面吊機進行試驗和試吊后，開始標(biāo)準(zhǔn)梁段橋面吊機懸臂對稱吊裝。標(biāo)準(zhǔn)梁段懸臂安裝工藝流程為：運送i梁段至橋下指定位置橋面吊機起吊i梁段，與前一梁段進行初匹配后連接梁段間的臨時連接件對前一梁段上的斜拉索進行第二次張位并測量相應(yīng)的索力及梁段高程調(diào)整i梁段的軸線及高程，進行精確定位匹配連接頂板U肋高強螺栓并進行環(huán)焊縫施焊底板及斜底板U肋嵌補段組焊、i號斜拉索外護套安裝嵌補段焊縫完為70%后，開始i號斜拉索的單束掛索及第一次張拉橋面吊橋前移準(zhǔn)備起吊后一梁段的安裝。4）邊跨合攏。采用邊跨A12梁段作為合攏段。邊跨與

19、中跨（A12、J12）梁段的起吊等與其它標(biāo)準(zhǔn)梁段相同，A12號梁段與A11號梁段初匹配定位后，利用設(shè)于端梁段的兩個水平千斤頂將已焊成一體的邊跨梁段向江側(cè)頂推至靠近A12梁段的遠(yuǎn)塔處，前一梁段（A11、J11）斜拉索第二次張拉后，精確調(diào)整A12梁段軸線、高程及邊跨焊為一體的梁段近塔端的高程，使A12梁段與兩端箱口平順連接、精確匹配后進行環(huán)焊縫的連接及斜拉索的第一次張拉，中跨橋面吊機前移就位起吊中跨J13梁段，J13與J12梁段初匹配后，張拉A12及J12梁段對應(yīng)的斜拉索，至此邊跨合攏完成。5）中跨合攏在中跨最后一個標(biāo)準(zhǔn)梁段J16懸臂安裝及A16、J16斜拉索第一次張拉后進行，橋面吊機前移9.494米至南北兩臺橋面吊機處于抬吊合攏段的位置，在J16號梁段的斜拉索處設(shè)四只壓重水箱。在溫度較低的夜晚通過索力調(diào)整使合攏口兩側(cè)的梁段前端主控制點高程及軸線達到施工控制的要求，立即完成合攏桁架的安裝。起吊合攏段前在南、北塔處A梁段處各設(shè)置150t的壓重并完成索塔處鋼箱梁側(cè)向抗風(fēng)支座的安裝 。起吊合攏段至合攏口下方約50厘米處，此時對配合水箱進行放水卸載，要求合攏段完全離開運梁船時，壓重水應(yīng)同時放完。在確定合攏口間隙及溫度達到預(yù)期要求時，立即起吊合攏段就位，微調(diào)梁段使腹板齊平，箱口匹配，然后立即鎖定合攏桁梁，完成臨時匹配件的連接，之后進行腹板對接焊縫的焊接，并盡可能的同時進行頂