安慶長(zhǎng)江公路大橋設(shè)計(jì)與施工介紹

1、設(shè)計(jì)與施工介紹安 慶 長(zhǎng) 江 公 路 大 橋 安慶長(zhǎng)江公路大橋位于安慶長(zhǎng)江公路大橋位于長(zhǎng)江安慶河段鎮(zhèn)風(fēng)塔以下、長(zhǎng)江安慶河段鎮(zhèn)風(fēng)塔以下、鵝眉洲分流口以上、安慶市鵝眉洲分流口以上、安慶市東門(mén)汽渡東東門(mén)汽渡東400m處，是安處，是安徽省繼銅陵和蕪湖長(zhǎng)江大橋徽省繼銅陵和蕪湖長(zhǎng)江大橋后的第三條過(guò)江通道。大橋后的第三條過(guò)江通道。大橋東距蕪湖長(zhǎng)江大橋和銅陵長(zhǎng)東距蕪湖長(zhǎng)江大橋和銅陵長(zhǎng)江大橋分別為江大橋分別為200km和和100km，西距九江長(zhǎng)江大橋，西距九江長(zhǎng)江大橋164km，北起京福、滬蓉國(guó)，北起京福、滬蓉國(guó)道主干線在安徽境內(nèi)共用線道主干線在安徽境內(nèi)共用線即合肥至安慶高速公路，南即合肥至安慶高速公路，南接馬

2、鞍山至安慶的安徽沿江接馬鞍山至安慶的安徽沿江高速公路。高速公路。 安 慶 長(zhǎng) 江 公 路 大 橋東 門(mén) 汽 渡 航 行 線K22+292.127工 程 終 點(diǎn)K16+392.621工 程 起 點(diǎn)清 源 路 定 向 立 交k17+024.126206國(guó) 道318國(guó) 道圣 埠K19+360.500K21+963.500主線高架橋南 引 道大湖湖菱水流長(zhǎng) 江新 河 潭圣 K17+743.621清源路清源路定向立定向立交交 北部分離北部分離立交橋立交橋 北部北部引橋引橋 主主橋橋 南部南部引橋引橋 1.道路等級(jí)：四車(chē)道高速公路； 2.計(jì)算行車(chē)速度：100km/h； 3.路面及橋面寬度：主橋標(biāo)準(zhǔn)寬度26

3、m（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(hù)欄； 4.路面縱坡不大于3%，橫坡2%； 5.荷載標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛荷載等級(jí)：汽車(chē)-超20噸，掛車(chē)-120；設(shè)計(jì)風(fēng)速：主橋橋位處100年一遇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速23.6m/s，施工階段風(fēng)速按10年一遇計(jì)，為成橋階段的0.84倍；船舶撞擊力：主墩順?biāo)鞣较驗(yàn)?7000KN，橫水流方向?yàn)?3500KN，輔助墩按主墩減半；地震烈度：場(chǎng)地基本烈度為6度，按7度設(shè)防，并實(shí)測(cè)地振動(dòng)參數(shù)計(jì)算地震力； 6.設(shè)計(jì)洪水頻率：1/300，相應(yīng)最高洪水位 18.97m(黃海高程，下同)； 7.通航水位最高通航水位：采用重現(xiàn)期20年一遇的相應(yīng)洪水位16.93m

4、；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。1.地理位置及河勢(shì)條件 橋位位于長(zhǎng)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(zhǎng)約10km，河道順直穩(wěn)定，河寬在9001500m之間，邊界條件控制較強(qiáng)，主流偏靠北岸，長(zhǎng)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(rùn)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)風(fēng)向?yàn)楸睎|方向，常年最大風(fēng)速20m/s。根據(jù)氣象資料分析推測(cè)出安慶

5、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(jì)通用規(guī)范（JTJ021-89）換算的基本風(fēng)速23.65m/s，由此設(shè)計(jì)取基準(zhǔn)風(fēng)速為23.65m/s，計(jì)入地形系數(shù)后，橋面處設(shè)計(jì)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(gè)水文年中7、8、9三個(gè)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），年最大變幅12.96m（1954）。橋址河段流速較為均勻，全年主流

6、位置居中偏左，流速相對(duì)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(jì)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(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)，橋位區(qū)未來(lái)遭受地震破壞的烈度不超過(guò)7，在50年超越概率10%、3%條件下，場(chǎng)地地震烈度分別為5.9和6.7，基巖面峰值加速度分別為0.76m/s2和1.

7、503 m/s2。 4.地震安全性評(píng)價(jià) 橋區(qū)習(xí)慣航跡線圖 安慶河段代表船型有：國(guó)家I級(jí)航道最大代表船隊(duì)，船舶噸位48000t，通航水深4.65m，安慶遠(yuǎn)景規(guī)劃船隊(duì)，船舶噸位40000t，通航水深5.25m，海輪，船舶噸級(jí)5000t，通航水深7.91m。 5.通航 路線平面設(shè)計(jì)主要根據(jù)工程起至點(diǎn)和主要控制點(diǎn)，結(jié)合與現(xiàn)有道路網(wǎng)的關(guān)系與銜接。全線長(zhǎng)5985.66m，共設(shè)平曲線3個(gè)，最大半徑2000m，最小半徑1500m。 路線縱斷面設(shè)計(jì)在考慮橋梁長(zhǎng)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(diǎn)5個(gè)，最小縱坡為0.38%，最大縱坡2.75%，平均坡段長(zhǎng)1218.026m，豎曲線總長(zhǎng)3

8、464.138m，占道路總長(zhǎng)度的56.88%，其中凸形豎曲線2個(gè)，凹形豎曲線3個(gè)。1.平、縱線形設(shè)計(jì) 2 總體工程概況 總體工程自北向南劃分成六個(gè)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(guó)道及清源路形成不完全互通，主線上跨橋起點(diǎn)為安慶長(zhǎng)江公路大橋起點(diǎn)。 主橋?yàn)橄嗦?lián)變寬度鋼箱混凝土連續(xù)箱梁橋，共8聯(lián)，全長(zhǎng)1552m。匝道橋?yàn)?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(guó)道、華中東路。起點(diǎn)與清源路定向立交相接，終點(diǎn)與北部引橋相接。 橋梁為8聯(lián)等高度及變高度預(yù)應(yīng)

9、力混凝土連續(xù)箱梁橋，全長(zhǎng)1476.5m。 （3）北部引橋。工程包括北堤外引橋、北跨堤引橋，起點(diǎn)位于北岸長(zhǎng)江大堤以北約560m處，終點(diǎn)與主橋相接。北堤外引橋?yàn)?40 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?yàn)?5 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(zhǎng)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(diǎn)與主橋相連，原計(jì)劃終點(diǎn)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

10、引橋?yàn)?51 m =408m等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。 南跨堤引橋?yàn)?6.25 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?yàn)?40 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 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX主橋橋跨布置、橋墩布設(shè)和控制高程是總體

11、設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，應(yīng)以通航、河勢(shì)與地質(zhì)條件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為主控制因素。 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(jì)為雙壁鋼圍堰大直徑鉆孔樁復(fù)合基礎(chǔ) 。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(jì)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(gè)環(huán)塊加工制作，然后組拼焊接成

12、型。 設(shè)計(jì)單位在業(yè)主的支持下，聯(lián)合長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院基巖研究所對(duì)主橋基礎(chǔ)巖體的力學(xué)性質(zhì)開(kāi)展專項(xiàng)研究，以復(fù)核和調(diào)整樁基設(shè)計(jì)所采用的力學(xué)參數(shù)。試驗(yàn)選擇的方法是在距主橋橋位約6km的鳳凰山山體中開(kāi)挖試驗(yàn)平垌，在其中進(jìn)行壓板和短試樁等試驗(yàn) 平硐試驗(yàn)示意圖平硐試驗(yàn)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

13、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(zhǎng)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(qiáng)索塔的景觀效果，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(gè)梁段，標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)15m，梁段最大吊重206噸。鋼箱梁材質(zhì)采用

14、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，頂板中央，腹板及風(fēng)嘴采用810mm的開(kāi)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(shí)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(mén)形截面，斜桿為1946.5 mm的鋼管。 在全橋總體靜力計(jì)算的基礎(chǔ)上，針對(duì)局部受力構(gòu)件：橋面正交異

15、性板、橫隔板等進(jìn)行了詳細(xì)的空間力學(xué)模型計(jì)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(chē)的折減，由通用有限元軟件ANSYS進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，鋼箱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)

16、力為121MPa。HG1 橫隔板構(gòu)造示意圖橫隔板構(gòu)造示意圖HG2 橫隔板構(gòu)造示意圖橫隔板構(gòu)造示意圖縱隔板造示意圖縱隔板造示意圖(11m)縱隔板造示意圖縱隔板造示意圖(7m)標(biāo)準(zhǔn)梁段環(huán)焊縫臨時(shí)匹配件構(gòu)造圖(一)標(biāo)準(zhǔn)梁段環(huán)焊縫臨時(shí)匹配件構(gòu)造圖(二)4 斜拉索安慶長(zhǎng)江公路大橋主橋斜拉索采用多束j15.24環(huán)氧噴涂無(wú)粘結(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(qiáng)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(hù)，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

17、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(zhǎng)度單束下料，檢驗(yàn)合格后包裝成盤(pán)運(yùn)住工地，單束掛索安裝、張拉和整體張拉調(diào)索達(dá)到設(shè)計(jì)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(zhǎng)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 十四種類(lèi)型共87個(gè)梁段進(jìn)行制造和架設(shè)。其中0號(hào)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(qiáng)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

18、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(yùn)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(hào)塊梁段安裝：塔下0號(hào)塊分A、B、C、D四種類(lèi)型共七個(gè)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(jì)位置。然后精確調(diào)整A梁段的高程和軸線，達(dá)到要求后下與橫梁進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)，再分別進(jìn)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(hào)斜拉索并完成一張，由此形成塔下0號(hào)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(lèi)型共10個(gè)梁段，

19、用1200t浮吊由端梁段N開(kāi)始逐一起吊各梁段至支架上，牽引滑移到比設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)邊跨合攏時(shí)，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(shí)現(xiàn)邊跨的合攏。3）塔下0號(hào)塊架設(shè)完成后，利用1200t浮吊將事先組拼好的四臺(tái)橋面吊機(jī)分別吊至南、北塔0號(hào)塊江、岸側(cè)懸臂端安裝就位，按有關(guān)規(guī)范對(duì)橋面吊機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)和試吊后，開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)梁段橋面吊機(jī)懸臂對(duì)稱吊裝。標(biāo)準(zhǔn)梁段懸臂安裝工藝流程為：運(yùn)送i梁段至橋下指定位置橋面吊機(jī)起吊i梁段，與前一梁段進(jìn)行初匹配后連接梁段間的臨時(shí)連接件對(duì)前一梁段上的斜拉

20、索進(jìn)行第二次張位并測(cè)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(jìn)行精確定位匹配連接頂板U肋高強(qiáng)螺栓并進(jìn)行環(huán)焊縫施焊底板及斜底板U肋嵌補(bǔ)段組焊、i號(hào)斜拉索外護(hù)套安裝嵌補(bǔ)段焊縫完為70%后，開(kāi)始i號(hào)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。邊跨與中跨（A12、J12）梁段的起吊等與其它標(biāo)準(zhǔn)梁段相同，A12號(hào)梁段與A11號(hào)梁段初匹配定位后，利用設(shè)于端梁段的兩個(gè)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

21、，使A12梁段與兩端箱口平順連接、精確匹配后進(jìn)行環(huán)焊縫的連接及斜拉索的第一次張拉，中跨橋面吊機(jī)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(duì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段J16懸臂安裝及A16、J16斜拉索第一次張拉后進(jìn)行，橋面吊機(jī)前移9.494米至南北兩臺(tái)橋面吊機(jī)處于抬吊合攏段的位置，在J16號(hào)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(guò)索力調(diào)整使合攏口兩側(cè)的梁段前端主控制點(diǎn)高程及軸線達(dá)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(shí)對(duì)配合水箱進(jìn)行放水卸載，要求合攏段完全離開(kāi)運(yùn)梁船時(shí)，壓重水應(yīng)同時(shí)放完。在確定合攏口間隙及溫度達(dá)到預(yù)期要求時(shí)，立即起吊合攏段就位，微調(diào)