第5章 斜拉桥实例.docx

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第5章斜拉桥实例

第五章实例

第一节铜陵长江公路大桥

一、概况

铜陵长江公路大桥是国家“八五”重点建设项目，位于安徽省铜陵市西南约10km的羊山矶下游600m处，上游距九江大桥约230km，下游距南京长江大桥220km，是连接徐州－合肥－铜陵－黄山的南北公路咽喉，全桥总长2592m，于1995年建成通车。

二、主要技术标准

荷载等级：

汽车－超20级，挂车－120人群荷载3.5kN/m2；

桥面宽度：

2.5m（人行道）＋15m（行车道）＋2.5m（人行道），总宽20m；

洪水频率：

300年一遇，设计水位15.362m；

最高通航水位：

14.262m；

通航净空：

下行航道通航净宽不小于210m，上行航道通航净宽不小于182m，高24m。

图4-5-1铜陵长江公路大桥总体布置

三、设计要点

１、结构体系

采用半漂浮体系，塔墩固结，各墩都设盆式支座。

孔跨布置为80m＋90m＋190m＋432m＋190m＋90m＋80m的7孔一联、总长为1152m的双塔双索面PC斜拉桥，如图4-5-1所示，连续长度在国内罕见。

2、主梁

铜陵大桥主梁采用轻型肋板截面（图4-5-2），边实心梁高2m，顶宽1.5m，底宽1.7m，全宽23m，板厚0.32m。

高跨比为1/194。

梁上索距8m，每8m节段设一横梁。

3、6号墩由于悬臂施工每侧28m的需要，根部肋板式截面梁高度增大至3.5m。

河侧悬臂28m处，高度降至标准节段的2m；岸侧悬臂28m处，高度降至2.5m，并带底板，以便与2、7号墩悬臂施工的箱梁连接。

图4-5-2肋板式主梁横断面（cm）

3、索塔

如图4-5-3所示，采用H形塔，总高153.03m，桥面以上塔高105.5m，高跨比0.244。

下塔柱横桥向底宽20.4m，逐步向上放宽，至中、下塔柱交界的下横梁处（放置梁处）最宽，为33m。

中塔柱向上略收窄，至上横梁处宽26m，垂直至塔顶。

顺桥向下塔柱底宽13m，逐步缩小至7m，直至塔顶。

塔截面呈八角形，在下塔柱中部以下为四室箱截面，外壁厚1m，内壁厚0.5m。

下塔柱中部以上均为单室箱截面，外壁厚1m。

索塔采用了环向预应力束来平衡斜拉索力产生的弯矩和轴力，为了方便施工，塔柱内设劲性骨架。

图4-5-3塔身构造（cm）

4、主塔基础

如图4-5-4所示，采用灌注桩与钢围堰相结合的组合基础。

钢围堰直径31m，井壁厚1.5m（内浇注水下混凝土）。

围堰高，4号主墩围54.6m，5号主墩为49.6m，其上部15.8m在塔柱完成后切除。

围堰沉至岩面后封底，封底厚8m。

围堰既作为围水结构，又作为桩的施工平台。

每墩有19根直径2.8m钻孔灌注桩，其护筒直径3.1m，承台圆形，厚4m。

图4-5-4主塔基础（cm）

第二节杭州钱塘江三大桥

一、概况

杭州钱塘江三大桥位于杭州市钱江一、二桥之间，上距一桥8.5km，下距二桥5km，江面全宽约1200m,大桥全长1280m，其中主桥976m,引桥长304m，于1997年建成。

图4-5-5杭州钱江三桥总体布置（cm）

二、主要技术指标

设计行车速度：

100km/h；

荷载等级：

汽车超20级，挂车－120，人群3.5kN/m2；

设计水位：

百年一遇最高设计水位8.47m，最低水位0.8m；

通航净空：

5级航道，通航净宽不小于70m，净高不小于10m；

桥面宽度：

29.5米。

其中：

行车道2×11.05m，中央分隔带3.2m，人行道（含护栏）2×2.1m。

三、设计要点

1、结构体系

如图4-5-5所示，采用塔、梁、墩固结体系，跨径布置为2×168m＋80m＋2×72m＋80m＋2×168m＝976m的双独塔竖琴式单索面预应力混凝土斜拉桥。

2、主梁

钱塘江三桥主梁采用单箱五室截面（图4-5-6）梁高3.5m，顶宽29.5m，底宽14.0m，顶板厚24cm，底板厚18cm。

梁上索距8m，每8m节段设一横隔梁。

图4-5-6单箱五室主梁断面（cm）

3、索塔

采用“1”字形塔，桥面以上塔高80m，横桥向宽度为3m，顺桥向塔底宽度为8m，塔顶宽度为5.6m，塔柱均采用空心矩形截面，塔上索距为4.66m，拉索直接锚固于塔壁上，锚固壁厚1.0~1.53m，如图4-5-7所示。

塔顶设锥形管避雷针和航标指示灯。

图4-5-7主塔构造（cm）

4、基础

钱江三桥主桥共13个桥墩，152根桩，两个主墩各为16根直径2.5m的钻孔灌注桩，桩尖嵌岩,如图4-5-8所示。

图4-5-8主墩桩基平面布置（cm）

第三节武汉白沙洲长江公路大桥

一、概况

武汉白沙洲大桥位于武汉长江大桥上游8.6km处，是武汉市境内的第三座大桥。

大桥全长3586.38m，其中主桥长2458m，引桥长1128.38m，工程于1997年3月动工，2000年8月竣工通车。

图4-5-9白沙洲大桥主桥立面布置（cm）

二、主要技术标准

设计行车速度：

80km/h；

荷载等级：

汽车超20级，挂车－120；

桥面宽度：

净宽26.5m，双向六车道。

三、设计要点

1、结构体系

如图4-5-9所示，采用漂浮体系，跨径布置为50m+180m+618m+180m+50m的双塔双索面钢箱梁与预应力混凝土箱梁组合型斜拉桥。

2、主梁

主梁截面采用双边箱梁形式，如图4-5-10所示，梁高3.0m，全宽30.2m。

主孔（618m）及两边孔各143m的范围内为钢箱，两头接预应力混凝土箱梁（各87m），以满足与中跨主梁的重量平衡，避免出现支座拉力，并提高斜拉桥的整体刚度。

图4-5-10主梁横断面

3、索塔

采用钻石形塔，总高174.75m，下横梁宽6.5m，高6m，上横梁宽5.8m，高5m。

塔柱均采用空心矩形断面，下塔柱横向宽度自下而上由6.5m，变化至4m，中、上塔柱横向宽度为4m，塔柱纵向尺寸从塔根之上横梁范围由7m过渡到6m，上横梁以上均为6m，拉索直接锚固于塔壁上，锚固壁壁厚1.2m，上塔柱拉索锚固区配有预应力筋。

4、主塔基础

如图4-5-11所示，主塔基础形式为高桩承台结构，采用钢管桩支承平台和有底钢吊箱围堰施工方案。

每墩各有φ1.55m钻孔灌注桩40根，成行列式排列，共有5行8列，承台平面尺寸为32.4×20.4m，厚5.0m，封底混凝土以下桩长79.0m，封底混凝土厚2.0m。

图4-5-11主塔基础（cm）

第四节南京长江二桥南汊桥

一、概况

南京长江二桥位于南京长江大桥下游11km处，桥址处江段被八卦洲分隔成南北汊，南汊为长江主航道，北汊为辅航道。

南京长江二桥包括八卦洲南汊主航道桥和北汊辅航道桥，两桥由穿过八卦洲长5.6km引道相连接，全长12.517km。

大桥于1997年10月6日开工建设，2001年3月26日建成通车。

图4-5-12主桥立面布置（cm）

二、主要技术标准

设计行车速度：

100km/h；

荷载等级：

汽车超20级，挂车－120；

桥面宽度：

净宽32m，其中行车道宽度6×3.75m，中央分隔带宽1.5m，左侧路缘带宽2×0.5m，紧急停车带宽2×3.0m，外测护栏带宽2×0.5m。

设计风速：

桥位20m高处百年一遇10min平均最大风速32.6/s。

地震烈度：

7度，按实测地震动参数计算地震力。

通航净空：

主航道通航净高为设计最高通航水位以上24m，净宽不小于380m（双向通航）。

船舶撞击力：

采用5000t海轮的撞击力，顺水流方向为27000kN,横水流方向为13500kN。

三、设计要点

1、结构体系

如图4-5-12所示，采用半漂浮体系，主桥为58.5+246.5+628+246.5+58.5=1238m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。

2、主梁

主梁为扁平流线型钢箱梁，如图4-5-13所示，梁高3.5m，全宽38.2m。

顶板宽33.6m，底板宽34.588m，顶、底板厚14~20mm，用U形肋加劲，腹板厚30mm，横隔板厚10mm，每3750mm设一道。

采用16Mnq钢。

梁上索距15m（辅助跨索距12m），最大块件吊装重274t。

钢箱梁为全焊结构。

图4-5-13主梁构造（cm）

3、索塔

如图4-5-14所示，采用双子形塔，承台以上总高190.55m，塔的横向通过三道横梁将两塔肢连为一体。

塔柱均采用空心矩形断面，下塔柱在最高通航水位船撞线以下为单箱六室截面，外壁厚度1m，船撞线以上为单箱单室截面，壁厚亦为1m。

中塔柱为单箱单室截面，壁厚短边1.0m，长边0.8m。

上塔柱拉索锚固区配有预应力筋。

图4-5-14索塔构造（cm）

4、主塔基础

如图4-5-15所示，主塔基础为由承台、钻孔灌注桩、封底混凝土及钢围堰组成并共同受力的大型深水复合基础。

每个塔基各有21根直径3m的钻孔桩，北塔基础桩长102m，南塔基础桩长83m，钢围堰封底混凝土厚8m，承台厚度6m。

图4-5-15索塔基础构造（cm）

第五节日本多多罗大桥

一、概况

多多罗大桥位于日本本州－四国联络线的西线－尾道今治线的中央部位，如图4-5-16所示，是联结生口岛（广岛县）和大三岛（爱媛县）的一座特大桥梁，跨越西濑海的多多罗崎1000多米的海峡，桥下净空26m，最大水深50m，大桥于1999年建成通车。

图4-5-16日本本州－四国联络线和多多罗大桥桥位

二、设计标准

跨径布置：

270m＋890m＋320＝1480m

设计车速：

802km/h

车道：

双向四车道（9.5m×2）＋人行道（2.5m×2）

设计基准风速（m/s）：

主梁：

46.1；塔：

54.4；索：

53.7

图4-5-17多多罗大桥立面（m）

三、设计要点

1、结构体系

如图4-5-17所示，多多罗大桥是一座三跨连续混合箱梁斜拉桥，边跨布置因地形原因是不对称的，其边、主跨之比分别为0.3和0.34，由于边跨较小，在荷载作用下边跨将产生上拔力，所以在两边跨端部各布置了一段预应力混凝土主梁，在靠近生口岛侧，PC梁长105.5m，靠近大三岛侧PC梁长62.5m，同时两边跨还分别布置了两排和一排辅助墩。

桥梁其余部分都是钢箱梁。

主梁的支承体系采用了弹性固定于双塔的方案。

2、主梁

如图4-5-18所示，根据风洞实验，钢箱梁选定带有风嘴的扁平三室宽箱梁，梁高2.7m，梁高与主跨径之比为1/330，梁相对纤细，轴压力起控制作用。

斜拉索与梁连接的锚固构造，设置在腹板之外和风嘴的下部，以利安装、调索、维修和保养。

图4-5-18主梁断面（m）

预应力混凝土梁的外形与钢箱梁相同，因其有收缩徐变等问题，由此造成的影响在设计中应予重视。

钢箱梁与PC梁结合部位如图4-5-19所示，结合部位采用高流动性混凝土填实，确保两者紧密结合。

图4-5-17索塔构造（m）

图4-5-19钢箱梁与PC梁的联结（mm）

3、索塔

索塔经美学设计和多方案比较，采用了现在的双子形钢塔，如图4-5-20所示。

塔柱的断面形式为矩形并切去四个角隅以利抗风。

截面尺寸为12.0～5.6m×8.5～5.9m。

塔高220m，共23段，段与段之间用高强螺栓联结。

4、主塔基础

主塔基础直接支承在风化的花岗岩上，采用沉井基础，尺寸为43.0m×25.0m，2号主墩基础水深33m，沉井高39m，3号基础水深13m，沉井高19m，桥基处最大流速为4海里/h。