某跨江橋梁設(shè)計(jì)分析

劉瑋

摘 要：跨江橋梁能夠?qū)㈤L(zhǎng)江兩岸相互連接，促使兩岸在經(jīng)濟(jì)、交通以及發(fā)展等多方面實(shí)現(xiàn)相互貫通?；诖?，本文以南京某過(guò)江通道為例，在介紹跨江橋梁的工程概況后，分析該工程的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：過(guò)江通道;跨江橋梁;具體設(shè)計(jì)

0 引言

近幾年，我國(guó)一直在提倡城市化發(fā)展與新農(nóng)村建設(shè)，但若想切實(shí)達(dá)成這一目標(biāo)，需要現(xiàn)代城市集合力量，通過(guò)合作發(fā)展落實(shí)城市化建設(shè)發(fā)展。在集合現(xiàn)代城市的整體力量時(shí)，需要通過(guò)過(guò)江道路將城市相互連接，這樣城市之間才能展開(kāi)進(jìn)一步交流，但在設(shè)計(jì)跨江橋梁時(shí)，由于整個(gè)橋梁需要橫跨數(shù)千米的距離，所以需要相關(guān)單位將注意力集中在跨江橋梁設(shè)計(jì)上，只有在跨江橋梁設(shè)計(jì)符合實(shí)況后，才能保證城市間的緊密合作。

1 過(guò)江通道工程概況

南京某過(guò)江通道起點(diǎn)為寧鎮(zhèn)公路互通，終點(diǎn)為江北新區(qū)滁河大橋，整體長(zhǎng)度約為13.5 km。江南段采用高架主線+地面輔路形式，通過(guò)一條短隧道穿越烏龍山，通過(guò)一座大橋跨越長(zhǎng)江后，在長(zhǎng)江北側(cè)位置采用高架橋形式沿 S501 向北，跨越滁河后接地?？缃慰v坡為 2.5%，兩岸接線局部最大縱坡為 3.5%。坡長(zhǎng)、豎曲線滿足主線 80 km/h的設(shè)計(jì)要求。

2 跨江橋梁的具體設(shè)計(jì)

2.1 主橋設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)計(jì)原則。按照適用、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、安全、耐用、美觀、實(shí)用的綜合原則與橋址的水文、地形、地貌、文化景觀相結(jié)合，打造一座集交通與觀光于一體的城市橋梁，使之成為南京的又一標(biāo)志性文化景觀，為古城南京增添光彩。同時(shí)，跨江橋梁跨度大，宜采用設(shè)計(jì)與施工都相對(duì)成熟的結(jié)構(gòu)方案，充分考慮結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，做到可達(dá)性、可檢性、可修性、可換性、可強(qiáng)性、可控性、可持續(xù)性，并考慮一定的創(chuàng)新性，推進(jìn)橋梁技術(shù)的進(jìn)步。

（2）主墩布置?？缃瓨蛄旱闹骺缍葹? 760 m，南塔墩位于河岸上，北塔墩安設(shè)在堤案和崩窩中間，避免主墩對(duì)崩窩造成影響。在對(duì)兩個(gè)主塔基礎(chǔ)進(jìn)行施工時(shí)，可以按照陸上基礎(chǔ)施工進(jìn)行，這樣施工方便，措施成本低。加勁梁主跨懸吊，邊跨位于岸上，不需要懸吊加勁梁，采用引橋即可，節(jié)約造價(jià)。該方案也可減少對(duì)碼頭作業(yè)的影響，對(duì)崩窩、化工管廊、鐵路專(zhuān)線基本無(wú)影響。雖然會(huì)增加一些工程造價(jià)，但可以將影響降到最低。錨碇布置在線路外側(cè)，總體布置線形協(xié)調(diào)。

2.2 橋型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

跨江橋梁為主跨度1 760 m懸索橋，邊跨為580 m，北岸接曲線段，主纜的跨度布置（580+1760+580）m，單主跨吊懸。由于該工程的跨度較大，塔高，6車(chē)道橋面相對(duì)較窄，綜合安全性、穩(wěn)定性、剛度、協(xié)調(diào)性以及經(jīng)濟(jì)性等因素，推薦設(shè)置主纜2根，主纜矢跨比為1/9，混凝土門(mén)式主塔，扁平流線型封閉鋼箱梁，重力式錨碇。雖然懸吊斜拉組合體系橋型是特大跨度橋梁的研究與發(fā)展方向之一，且是一種結(jié)構(gòu)新穎、跨越能力很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)體系，但因懸吊斜拉組合體系橋型邊跨設(shè)置斜拉索，不能適應(yīng)橋梁曲線段布置，所以該橋梁采用懸索橋橋型。

2.3 支撐體系

加勁梁為單跨兩鉸簡(jiǎn)支體系，在兩主塔下橫梁處設(shè)計(jì)豎向、橫向抗風(fēng)支座，縱向阻尼及縱向限位裝置，跨中處設(shè)置柔性中央扣鎖，避免加勁梁受到偶然荷載作用產(chǎn)生位移。

2.4 主塔設(shè)計(jì)

懸索橋是空間形象最優(yōu)美的橋型之一，橋塔是其中最具標(biāo)志性的構(gòu)件，塔型設(shè)計(jì)因此成為懸索橋景觀的主要內(nèi)容。需要結(jié)合地理環(huán)境、歷史人文、空間協(xié)調(diào)、新穎安全等諸多方面考慮。該項(xiàng)目主塔采用門(mén)型框架混凝土結(jié)構(gòu)，上橫梁采用剛外包N字造型，簡(jiǎn)潔大方，地標(biāo)性明顯。

2.5 主梁設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)加勁梁時(shí)，由于該工程屬于跨度較大的跨江橋梁，加勁梁重量對(duì)主纜、錨碇、主塔等受力影響很大，所以不適合采用鋼混組合梁或鋼筋混凝土梁，采用鋼箱梁方案是較為合適的。通過(guò)對(duì)分體鋼箱梁和整體鋼箱梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造、抗風(fēng)性能、施工難度、用鋼量、對(duì)引橋的影響等進(jìn)行綜合分析，采用分體鋼箱梁雖然對(duì)主梁顫振穩(wěn)定有利，但制造工藝略復(fù)雜，用鋼量會(huì)略有增加，主纜、主塔、錨碇等工程量需相應(yīng)增加。而整體鋼箱梁傳力直接，經(jīng)合理設(shè)計(jì)同樣可以滿足顫振性能要求，避免渦振問(wèn)題，同時(shí)可降低工程造價(jià)。

2.6 主纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

跨江大橋橫向布置兩根主纜，中間距27.5 m，每根主纜由217根索股組成，每股索股由91絲直徑5.6 mm的鍍鋅鋁合金高強(qiáng)鋼絲組成，鋼絲標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為2 100 MPa。吊索采用標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為1 770 MPa高強(qiáng)鋼絲組成的預(yù)制平行鋼絲束，單根普通吊索由121絲直徑5 mm的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲構(gòu)成，單根跨中扣索由163絲直徑5 mm的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲構(gòu)成，吊索縱向標(biāo)準(zhǔn)間距18.3 m。索夾采用上下對(duì)合型銷(xiāo)接式結(jié)構(gòu)，分為有吊索索夾和無(wú)吊索索夾，螺桿豎向布置。主索鞍采用鑄焊結(jié)合式單縱肋傳力結(jié)構(gòu)，散索鞍采用底座式結(jié)構(gòu)，增加結(jié)構(gòu)的耐久性和可靠性。主纜錨固采用鋼結(jié)構(gòu)錨固系統(tǒng)，主纜理論散索點(diǎn)到前錨面的距離為24 m，前錨面到后錨梁中心線的距離為20 m。

2.7 錨碇設(shè)計(jì)

南岸錨碇基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)情況，巖面覆蓋層較淺，適宜采用地下連續(xù)墻支護(hù)的擴(kuò)大基礎(chǔ)方案，南錨碇基礎(chǔ)由地連墻、帽梁、內(nèi)襯、底板、頂板及填芯混凝土組成。北錨碇位于長(zhǎng)江漫灘及北岸平原區(qū)，屬長(zhǎng)江沖積平原地貌單元，適合采用沉井基礎(chǔ)方案。

綜上所述，跨江大橋與普通的橋梁工程不同，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)盡可能全面的分析相關(guān)因素，完善的進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行適度超前的新材料新技術(shù)的應(yīng)用，讓一座拔地而起的跨江大橋除經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益外，在科技進(jìn)步等方面也能發(fā)揮更多的建設(shè)貢獻(xiàn)。

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