江陰長(zhǎng)江大橋 國(guó)內(nèi)外橋發(fā)展 橋未來(lái)發(fā)展

江陰長(zhǎng)江公路大橋隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，材料、機(jī)械、設(shè)備工業(yè)相應(yīng)發(fā)展，這為我國(guó)修建大跨徑斜拉橋和懸索橋提供了有力保障。再加上廣大橋梁建設(shè)者的精心設(shè)計(jì)和施工，使我國(guó)建橋水平已躍身于世界先進(jìn)行列。但我們要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，體現(xiàn)中國(guó)人的建橋水平，保證高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建橋。懸索橋又稱吊橋，是一種古老的橋型。很早以前人們就利用藤條和竹子等材料來(lái)建造懸索橋。在中國(guó)古代就已經(jīng)有用鐵鏈做懸索橋主纜的實(shí)例?，F(xiàn)代懸索橋通常由橋塔、錨碇、主纜、吊索、加勁梁及鞍座等部分組成。一概述夜景圖片江陰長(zhǎng)江公路大橋，位于江蘇省江陰市黃田港以東3200米的西山，主跨1385米（328+1385+295），橋塔江陰長(zhǎng)江公路大橋高190米，為兩根鋼筋混凝土空心塔柱與三道橫梁組成的門(mén)式框架結(jié)構(gòu)，重力式錨碇，主梁采用流線型箱梁斷面，鋼箱梁全寬36.9米，梁高3米，橋面寬29.5米雙向六車道，兩側(cè)各設(shè)寬1.8米的風(fēng)嘴，1999年建成。二主要信息江陰長(zhǎng)江公路大橋，懸索橋結(jié)構(gòu)。主跨1385m。門(mén)式鋼筋混凝土塔柱，柱高193m，中設(shè)橫梁三道。為目前世界第6、中國(guó)第3大橋。94年開(kāi)工建設(shè)，99年10月建成通車。江陰長(zhǎng)江公路大橋是中國(guó)首座跨徑超千米的特大型鋼箱梁懸索橋梁，是國(guó)家公路主骨架中同江至三亞國(guó)道主干線以及北京至上海國(guó)道主干線的跨江“咽喉”工程，是江蘇省境內(nèi)跨越長(zhǎng)江南北的第二座大橋。大橋外部結(jié)構(gòu)江陰長(zhǎng)江公路大橋位于靖江市十圩村與江陰市間，大橋全線建設(shè)總里程為5.176公里，總投資36.25億元。大橋全長(zhǎng)3071米，索塔高197m，兩根主纜直徑為0.870m，橋面按六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，寬33.8米，設(shè)計(jì)行車速度為100公里/小時(shí)；橋下通航凈高為50米，可滿足5萬(wàn)噸級(jí)輪船通航。大橋于1994年11月22日開(kāi)工，1999年9月28日竣工通車。江澤民同志為大橋題名，并為大橋開(kāi)通剪彩。江陰大橋通過(guò)廣靖高速和錫澄高速南連滬寧高速公路，北接寧通高速公路。2002年，江陰靖江間開(kāi)通城際公交，兩地居民交往日益密切。1996年初完工的江陰長(zhǎng)江公路大橋北錨旋大型深沉井重達(dá)7.6萬(wàn)噸，高達(dá)58米，平面面積足有九個(gè)半籃球場(chǎng)大，可承受主纜拉力6.4萬(wàn)噸，為“世界第一大沉井”。1998年4月21日。中共中央總書(shū)記。國(guó)家主席江澤民首次親臨。江陰長(zhǎng)江公路大橋建設(shè)工地視察，并題寫(xiě)了“江陰長(zhǎng)江公路大橋”橋名。1998年7月16日，氣貫長(zhǎng)虹的“國(guó)內(nèi)第一纜索”江陰大橋主纜開(kāi)始架設(shè)，主纜直徑達(dá)86．6厘米，由2.2萬(wàn)根直徑5．35毫米的鍍鋅高強(qiáng)度平行鋼絲組成，總重量達(dá)1.7萬(wàn)噸。主纜鋼絲累計(jì)長(zhǎng)度達(dá)10萬(wàn)公里，可繞地球兩圈半。1999年2月展開(kāi)的大橋照明工程，采用國(guó)際先進(jìn)燈具，實(shí)施最佳照明組合方案，將創(chuàng)造出與國(guó)外大型橋梁媲美的一流照明美化效果。1993年7月，靖江市八圩鎮(zhèn)十圩村黨支部書(shū)記馮自剛率先拆了自家新樓，成為大橋建設(shè)史上的第一個(gè)拆遷戶。江陰長(zhǎng)江公路大橋收費(fèi)站設(shè)在大橋北岸，共有32個(gè)收費(fèi)口。江陰長(zhǎng)江大橋北接線廣靖高速公路為蘇北第一條六車道高速公路。江陰長(zhǎng)江公路大橋，是國(guó)家“九五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是國(guó)家”兩縱兩橫”公路主骨架中同江至三亞國(guó)道主干線及北京至上海國(guó)道主干線的跨江“咽喉”工程。橋梁全長(zhǎng)3071m，主跨1385m，為一跨過(guò)江鋼懸索橋，是我國(guó)第一座跨徑超越千米的特大型鋼箱梁懸索橋，當(dāng)時(shí)，在已建橋梁中位列中國(guó)第一、世界第四。大橋按六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)行車速度為100km/h，橋面寬33.8m，橋下通航凈高50m，可通航五萬(wàn)噸級(jí)巴拿馬散裝貨船。該工程于1994年11月22日正式開(kāi)工建設(shè)，1999年9月28日勝利建成并正式通車。工程決算27.2996億元，比概算33.74億元節(jié)省了6.4404億元，工期提前55天，使大橋自身可提前收益2600萬(wàn)元?！敖幋髽蚴侵袊?guó)第一座跨度超千米的特大橋，設(shè)計(jì)合理，管理科學(xué)，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，代表中國(guó)20世紀(jì)90年代造橋最高水平，將作為本世紀(jì)我國(guó)橋梁工程建設(shè)新的里程碑，躋身世界橋梁前列”。三設(shè)計(jì)條件長(zhǎng)江江陰河段河道穩(wěn)定、微彎，在江陰市的西山突出江中，江面最窄處約1,400m，基巖裸露，系石英砂巖和含粉砂泥質(zhì)巖組成，巖體呈背斜構(gòu)造，巖層向江中傾斜。西山橋位靠近南岸側(cè)為深泓區(qū)，水深達(dá)55到60m，江中心亦在30m左右，只靠近左岸約200m范圍才是10m以內(nèi)的淺灘區(qū)。橋位區(qū)在地質(zhì)上無(wú)大的斷裂帶和活動(dòng)斷裂帶，屬6度地震區(qū)。根據(jù)交通量分析與預(yù)測(cè)，15年后交通量將達(dá)到75,000輛/d，設(shè)計(jì)高速公路為2×3m車道，設(shè)計(jì)車速100km/h。車輛荷載為汽車-超20級(jí)，掛車-300(考慮該橋位于港口附近，集裝箱運(yùn)輸車輛較多)，車道折減和長(zhǎng)度折減，偏載增大等折減為40.0KN/m，同時(shí)在車行道利用風(fēng)嘴兩側(cè)設(shè)有檢修道，人群荷載為3.15kN/m。設(shè)計(jì)風(fēng)速為40.8m/s。四橋跨布置在橋型方案設(shè)計(jì)競(jìng)選中，考慮到橋塔的穩(wěn)定、對(duì)航運(yùn)的影響、施工難度和節(jié)約投資等，最后選擇了主橋的橋跨布置為(336.5+1385+309.34)m。全橋長(zhǎng)3,071m；主跨是單跨簡(jiǎn)支鋼懸索橋，而兩個(gè)邊跨主纜為直拉式。邊跨均采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。南邊跨考慮避讓保護(hù)文物--江陰要塞古炮臺(tái)，采用2×60m+40m三跨連續(xù)梁。北錨碇離長(zhǎng)江大堤凈距達(dá)200m以上，保證施工中大堤穩(wěn)定。北邊跨為50m+70m+50m+3×50m二聯(lián)連續(xù)梁，邊跨的梁高和主跨相同。北引橋采用50m和30m的預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，縱坡為3%，坡長(zhǎng)達(dá)1,500m。五下部結(jié)構(gòu)南塔基礎(chǔ)采用直徑30m，長(zhǎng)35m的嵌巖鉆孔灌注樁，在樁頂澆筑承臺(tái)。樁基和承臺(tái)共用混凝土1.15萬(wàn)m3。南錨碇位于山體上，由于巖性節(jié)理發(fā)育，采用重力式嵌巖錨。在碇體的前沿做成帶齒坎的斜面，增加抗滑力。北塔處覆蓋層厚度達(dá)80m，由固結(jié)度較差的飽和松軟土層隨深度加深，逐漸由松軟的亞粘土和粉砂土變?yōu)榫o密含礫石中粗砂。采用直徑2.0m的96根灌注樁組成的群樁基礎(chǔ)，平均樁長(zhǎng)85m。為減少承臺(tái)平面尺寸，樁距采用規(guī)范規(guī)定的最小值，樁的傾斜度限制在1/200。對(duì)于難度這樣大的群樁基礎(chǔ)施工，我們利用引橋樁基先行進(jìn)行了工藝試驗(yàn)，并做了2根試樁確定單樁承載力，使原設(shè)計(jì)的北塔123根樁減為96根，節(jié)省投資，加快了進(jìn)度。承臺(tái)和樁基的混凝土用量達(dá)5萬(wàn)m3。北錨處覆蓋層厚達(dá)100m，在地面以下40m范圍內(nèi)主要是松散的細(xì)砂土和亞粘土逐步到緊密細(xì)砂層，地下40-50m為硬粘土層，以下為緊密含礫石中粗砂。該北錨結(jié)構(gòu)是大橋的關(guān)鍵部位之一，設(shè)計(jì)中采用淺埋、中埋擴(kuò)大基礎(chǔ)、群樁基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻多方案比較，最后選用尺寸為51mx69m的沉井基礎(chǔ)，沉井內(nèi)分36個(gè)隔倉(cāng)，沉井高度58m，共分11節(jié)，最下面的一節(jié)高8m，采用帶有尖角刃腳的鋼殼混凝土，以上10節(jié)均為高5m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。沉井下沉高程為-55.6m，頂部高程為2.4m。為了保證錨體的平衡，在沉井下沉到位后封底，在沉井前面(靠北塔側(cè))三排的18個(gè)倉(cāng)中注水，第四排和第五排及第六排中間2個(gè)共14個(gè)倉(cāng)中填砂，第六排其余4個(gè)倉(cāng)填充片石并注漿。北錨碇要承受2根主纜傳來(lái)的640MN的拉力傳遞給沉井和基礎(chǔ)，是一個(gè)以承受水平力為主的結(jié)構(gòu)。沉井在整個(gè)施工和營(yíng)運(yùn)期受力不斷變化。在這些荷載作用下沉井地基受到不均勻壓力并產(chǎn)生沉降。故在主纜架設(shè)以前，為減少沉井向后傾，在錨碇后緣5m的混凝土壓塊暫不澆筑，待加勁梁架設(shè)以后再澆筑這錨塊。設(shè)計(jì)允許錨塊可以向前水平位移100mm，通車至今實(shí)際水平位移不到25mm。南北塔相同，為雙柱加三道橫梁的門(mén)式框架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要承受由索鞍傳來(lái)的豎向荷載以及橫向的風(fēng)載、地震作用。塔柱為雙室箱式結(jié)構(gòu)，兩室分別安裝檢修電梯和檢修人梯。橫梁也為雙室箱式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁高11m，下橫梁上支承主梁和邊跨的混凝土箱梁。塔身采用爬模施工，北塔每次爬升6m(南塔爬升4.5m)。為便于鋼筋綁扎、立模和測(cè)量控制，采用勁性骨架定位。在塔身澆筑高度超過(guò)橫梁頂一定高度后，用直徑為900mm鋼管支模澆筑橫梁，分兩次澆筑兩次張拉。南、北塔塔身及橫梁各使用混凝土1.93萬(wàn)立方米。六上部結(jié)構(gòu)懸索橋的主纜是全橋最重要的承重構(gòu)件，主纜的長(zhǎng)度和線型對(duì)全橋的幾何形狀具有決定性影響。江陰大橋的主纜采用預(yù)制平行索股法(PPWS)編制而成。每根索股由127根直徑5.35mm、強(qiáng)度1,600MPa的高強(qiáng)鍍鋅鋼絲所組成，重50t。索股長(zhǎng)度為2,180m，兩端采用套筒式熱注錨。錨杯用鑄鋼制成，內(nèi)澆鋅銅合金。索股在工廠內(nèi)加工后，繞卷在卷軸上，運(yùn)往工地。主跨的主纜由169根索股構(gòu)成，共21,463根鋼絲。邊跨比主跨增加8根索股。主跨主纜直徑達(dá)876mm，邊跨主纜直徑達(dá)897mm，江陰大橋的懸掛系統(tǒng)主要由安裝在主纜上的索夾、吊索和安裝在鋼箱梁上的耳板組成。吊索間距為16m，吊索長(zhǎng)度大于10m的用直徑5mm平行鋼絲索股，而小于10m長(zhǎng)的吊索用直徑80mm的鋼絲繩，其柔性較好，適用于剛度較大的短吊索。主纜鋼絲在跨過(guò)塔頂和進(jìn)入鞍部分散錨固時(shí)，對(duì)混凝土都會(huì)產(chǎn)生很大壓力，故必須設(shè)置鞍座和散索鞍。在江陰大橋中，這些構(gòu)件都采用鑄焊組合件，每個(gè)鞍座包括底板重達(dá)172t，散索鞍為78t。主跨鋼箱梁安裝過(guò)程中，主跨主纜垂度在不斷變化，使主塔兩側(cè)主纜的傾角也產(chǎn)生變化，水平力亦不相等。這一水平力差將對(duì)主塔根部產(chǎn)生很大的彎矩，故在主纜架設(shè)過(guò)程中，移動(dòng)鞍座的位置調(diào)整主纜傾角，減少了主塔根部彎矩。作為橋面板的主梁采用扁平閉合流線型斷面。主梁斷面的選擇是通過(guò)節(jié)段的風(fēng)洞試驗(yàn)最后確定。梁高3m，梁的總寬36.9m。其中橋面寬29.5m，兩側(cè)風(fēng)嘴各寬1.5m，風(fēng)嘴外側(cè)設(shè)人行道、欄桿和檢修車軌道，每側(cè)寬2.2m。全橋鋼箱梁分成87節(jié)梁段，總重量18,000t。每一標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)16m，跨中段長(zhǎng)18.2m，兩端梁段長(zhǎng)9.33m。吊裝節(jié)段長(zhǎng)32m，即由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段拼裝后吊裝。箱梁采用英國(guó)合金鋼的正交異性結(jié)構(gòu)。頂板厚12mm；底板厚10mm。箱內(nèi)橫隔板間距3.2m。加勁槽形肋用6mm厚的鋼板軋制。減輕鋼箱梁重量從而減少對(duì)主纜的拉力和對(duì)錨碇的負(fù)擔(dān)。七鋼箱梁的制作鋼箱梁的制作是采用工廠預(yù)制頂?shù)装迮c橫隔板的加勁板單元和風(fēng)嘴的角單元，然后水運(yùn)到離橋位不足1km的拼裝場(chǎng)胎架上組拼成箱梁節(jié)段，在這胎架上考慮了焊接變形和安裝的預(yù)拱度，這樣保證了鋼箱梁在高空焊接時(shí)吻合性好。鋼箱梁的吊裝是用液壓式跨纜吊機(jī)，把駁船運(yùn)來(lái)的鋼箱梁節(jié)段從水面提升到設(shè)計(jì)高度，用吊索把它固定到位。對(duì)于靠岸的南北各三個(gè)節(jié)段，由于水淺不能直接起吊，采用擺宕方法吊裝。鋼箱梁內(nèi)外都采用油漆噴涂，但因箱內(nèi)密閉、不通風(fēng)，故而設(shè)置了除濕系統(tǒng)，使空氣濕度保持在40%以下，大大延緩了鋼板銹蝕。八監(jiān)控設(shè)施結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容：監(jiān)測(cè)主跨橋型在縱向、橫向和垂向的變化，監(jiān)測(cè)鋼箱梁截面的移動(dòng)；監(jiān)測(cè)錨室內(nèi)主纜索股的拉力；監(jiān)測(cè)跨中及1/4跨處的吊索拉力和監(jiān)測(cè)主跨部分及懸吊體系的振動(dòng)特征。另外，還定期測(cè)量南北錨碇和南北塔頂位移的情況。九結(jié)構(gòu)安全建設(shè)施工圖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由1臺(tái)工作站和8臺(tái)遠(yuǎn)程外站通過(guò)以太光纖局域網(wǎng)絡(luò)連接而成。工作站置于大橋的監(jiān)控中心，提供系統(tǒng)與操作人員的界面，便于完成系統(tǒng)參數(shù)的操作，并對(duì)各站接收到的設(shè)計(jì)、處理和報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。外站布置在橋上負(fù)責(zé)全部傳感器和分系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，并在數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡局疤幚硭惺占降挠嘘P(guān)數(shù)據(jù)。梁的外形和移動(dòng)選用了光載波通信系統(tǒng)。主纜束股的拉力監(jiān)測(cè)，選取每個(gè)錨室內(nèi)的3根束股進(jìn)行監(jiān)測(cè)。吊索中的拉力監(jiān)測(cè)，使用了荷載銷，測(cè)出吊索拉力與理論值進(jìn)行比較。以確定吊索是否有疲勞破壞的現(xiàn)象產(chǎn)生。振動(dòng)特性是大橋的主跨和一側(cè)邊跨主纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，選用了高標(biāo)準(zhǔn)加速度儀，提供主梁、主纜和吊索的顫振振型與理論分析對(duì)比，對(duì)維護(hù)管理提供幫助?？傊?，通過(guò)這些監(jiān)測(cè)提供的數(shù)據(jù)，將對(duì)大橋安全制定出更有效的措施，也為今后大跨徑懸索橋的設(shè)計(jì)和科研提供數(shù)據(jù)。江陰大橋還考慮了使用和整體的景觀效果，在南岸的高地布置了監(jiān)控、觀光的綜合樓和緊急疏散通道，北岸布置了大橋公園、管理中心、監(jiān)控中心、收費(fèi)站和展覽廳。江陰大橋是中國(guó)第一座超千米跨徑的懸索橋，既集中了全國(guó)橋梁專家的智慧，也得到了國(guó)外專家的幫助。十橋面鋪裝在橋面上每增厚10mm的橋面鋪裝，橋面將增加10,000kN荷載，加大了對(duì)北錨碇的壓力。江陰大橋采用了48mm厚的澆注式瀝青混凝土（瀝青馬蹄脂）作為鋪裝層，澆筑式瀝青混凝土是一次攤輔，表面撒鋪了包裹著瀝青的粒徑為14mm的石子，輕輕地碾壓，以保證表面粗糙度，在其下各層分別是作為防水層的瀝青橡膠基層，由可溶性橡膠瀝青組成的粘接底層和在鋼板面上用環(huán)氧富鋅漆涂裝的防銹層。鋼橋面的瀝青混凝土鋪裝要解決高溫穩(wěn)定性，低溫抗裂性，常溫抗疲勞和各層粘接力問(wèn)題。故通過(guò)大量試驗(yàn)選擇材料、配比以滿足各種性能和指標(biāo)。十一榮譽(yù)該工程獲得：英國(guó)建筑協(xié)會(huì)2000年度優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)；2001年江蘇省“揚(yáng)子杯”優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)；2001年江蘇省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；第十六屆匹茲堡國(guó)際橋梁協(xié)會(huì)會(huì)議的尤金-費(fèi)格金獎(jiǎng)和2002年度魯班獎(jiǎng)。在懸索橋的四大構(gòu)件系統(tǒng)：纜索、加勁梁、索塔和錨碇系統(tǒng)中，纜索系統(tǒng)包括作為主要承重構(gòu)件的主纜以及主纜與其他構(gòu)件相聯(lián)系的吊索、索夾和鞍座是懸索橋最重要的，也是獨(dú)具特色的構(gòu)件。它對(duì)全橋強(qiáng)度和剛度起決定性的作用，因此，國(guó)內(nèi)外懸索橋都對(duì)纜索系統(tǒng)給予高度重視。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)施工實(shí)踐，設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的問(wèn)題有的為實(shí)踐所肯定，成為經(jīng)驗(yàn)；有的則為實(shí)踐所否定，而成為教訓(xùn)。無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)還是教訓(xùn)，對(duì)于后來(lái)都一樣可貴。在這8年多的時(shí)間里，懸索橋技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的成就，國(guó)外建成了像明石大橋、大帶東橋這樣的超級(jí)懸索橋，國(guó)內(nèi)的現(xiàn)代懸索橋也從無(wú)到有，建成多座各具特色的大橋。十二、主纜設(shè)計(jì)內(nèi)容1．主纜分跨經(jīng)比較，江陰橋主纜采用單跨懸吊，邊跨主纜采用不吊加勁梁的背纜形式。實(shí)踐證明，這種形式在江陰橋的實(shí)際情況下，不僅經(jīng)濟(jì)、方便施工，還能增加橋梁的整體剛度，是合理的選擇。江陰橋南錨碇錨固于西山山體，因受西山地形制約，南邊纜跨度取309.36m，邊纜傾角為27．072。為使南、北主索鞍尺寸相同，便于制造，北邊跨也采用相同的傾角，跨度取336.5m。而中纜塔頂傾角為20．70l。如果不受地形限制，根據(jù)“主纜在塔頂兩側(cè)的夾角盡量相近”的原則來(lái)設(shè)計(jì)，南、北邊跨的跨度應(yīng)分別取439m和480m。兩種邊跨跨度的參數(shù)比較?？梢?jiàn)：①邊跨跨度加大，一方面使邊纜長(zhǎng)度增加約32％，活載產(chǎn)生的彈性伸長(zhǎng)量增大；另一方面使邊纜的垂度增大約89％，這兩者的增大最終都會(huì)導(dǎo)致橋塔的受力變壞，塔底彎矩增加約21％，并使橋梁的整體剛度下降，塔頂水平位移增大約20％；②邊跨跨度加大，雖然邊纜的截面積減小了，但是，邊纜的長(zhǎng)度卻增長(zhǎng)了，綜合的結(jié)果，邊纜的用鋼量還是凈增約24％，計(jì)1472t。必須說(shuō)明，江陰橋邊跨鋼絲用量的節(jié)省還得益于參考了博斯普魯斯、青馬等橋的經(jīng)驗(yàn)，按照中纜和邊纜不同纜力分別設(shè)計(jì)中纜和邊纜截面積，邊纜比中纜多的32根索股錨固在四只主索鞍鞍槽頂部特設(shè)的橫梁上，將原來(lái)l6根長(zhǎng)約2185m的長(zhǎng)索改為32根約386m的短索。較之過(guò)去一般懸索橋所習(xí)用的全纜截面相同的做法，中跨主纜鋼絲用量節(jié)省了507t。也就是說(shuō)，江陰橋邊跨鋼絲用量節(jié)省的1472t中，因邊跨縮短節(jié)省965t；因采用邊纜加股的做法節(jié)省507t。邊纜跨度決定邊纜傾角，邊纜傾角對(duì)邊纜纜力、橋梁的整體剛度和橋塔受力都有影響。尼爾斯J·吉姆辛認(rèn)為：“邊跨長(zhǎng)度對(duì)塔頂水平位移有很重要的影響。”，“三跨結(jié)構(gòu)中主跨的撓度將與邊跨與主跨之比密切相關(guān)?！迸c邊跨長(zhǎng)度具有如此強(qiáng)烈的相依性可解擇為：彈性應(yīng)變和垂度變化這兩者的作用都隨纜索長(zhǎng)度的增加而增加?！比绻豢紤]地形因素，對(duì)跨度l000m，跨比l／11的橋梁，邊纜傾角約30。左右，鋼絲用量最省，37。左右對(duì)整體剛度貢獻(xiàn)最大。實(shí)際上，因地形制約以及邊纜與中纜纜力差限制，往往不可能達(dá)到這樣大的傾角。因此，設(shè)計(jì)原則應(yīng)在地形和纜力差允許的情況下，使傾角愈徒愈好，也就是應(yīng)該盡量縮短邊跨。江陰橋縮小邊跨，又采用邊纜加股的做法，應(yīng)該是懸索橋技術(shù)的一項(xiàng)進(jìn)步。但是，有些人卻認(rèn)為，加大邊跨，使邊纜與中纜傾角相同，取消邊纜附加索股，可簡(jiǎn)化主索鞍構(gòu)造，其實(shí)這是因小失大的想法。有些專著的作者也以為“從總體受力角度要求邊跨與主跨的主纜水平分力在塔頂處互相干衡，這要通過(guò)邊跨與中跨的主纜在塔頂兩側(cè)的夾角盡量相近來(lái)保證?！币虼?，如果不受地形制約，邊跨跨度就應(yīng)該根據(jù)這個(gè)原則來(lái)確定。實(shí)際上，這種設(shè)計(jì)原則是值得商榷的。懸索橋的主纜由中纜和邊纜組成。對(duì)于大多數(shù)懸索橋來(lái)說(shuō)，不論單跨還是三跨，中跨的跨越能力都是倍受關(guān)注的。由于懸索橋的主要承重構(gòu)件是主纜，因此，中跨的跨越能力是由中纜的強(qiáng)度和剛度來(lái)決定的。而中纜是由索塔和邊纜所組成的結(jié)構(gòu)來(lái)支承的，支承的剛度也就支配了中纜的剛度。在索塔和邊纜所組成的支承結(jié)構(gòu)中，邊纜又起著主導(dǎo)作用，邊纜的剛度直接影響索塔的受力，也影響中纜的剛度，因此，邊纜的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，不可忽視。實(shí)際上，這和三跨連續(xù)梁的邊跨對(duì)中跨的作用以及斜拉橋的背索和輔助墩對(duì)中跨的作用的道理是一樣，都是以提高邊跨對(duì)中跨的支承作用來(lái)加強(qiáng)中跨的剛度和跨越能力的。實(shí)踐證明，有意識(shí)縮短懸索橋的邊跨跨度可有效改善索塔受力，節(jié)省主纜鋼絲用量，提高整橋剛度。如果，再配合使用增加邊纜索股的做法來(lái)避免因邊纜纜力增大帶來(lái)中纜鋼絲用量增加，則可進(jìn)一步節(jié)省鋼絲用量。2．主纜垂跨比選用主纜垂跨比是主纜線形設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要指標(biāo)。它影響纜力，從而影響鋼絲用量；影響水平拉力，從而影響錨碇。此外還影響橋梁的整體剛度、塔高和吊索長(zhǎng)度。綜合考慮這些因素，江陰橋采用的主纜垂跨比為1：10．5。由于爬模技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)論是鋼塔還是混凝土塔，增加塔高都不是難題，因此在滿足橋梁的整體剛度的前提下，增大垂跨比有利于節(jié)省鋼絲用量和減小錨碇尺寸。大跨懸索橋具有足夠的重力剛度，可以采用較大的垂跨比。大帶東橋跨度1624m，重力剛度大，大膽地采用1／9垂跨比，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。江陰橋跨度較大帶東橋小，加勁梁也較輕，重力剛度遠(yuǎn)不如大帶東橋大。加之，我國(guó)現(xiàn)行橋規(guī)，對(duì)懸索橋剛度要求過(guò)于苛刻，即使采用1：10．5的垂跨比，實(shí)際的撓度值已超出橋規(guī)的允許范圍。按橋規(guī)對(duì)懸索橋的規(guī)定：荷載在同一橋跨內(nèi)移動(dòng)所產(chǎn)生的正負(fù)撓度絕對(duì)值之和應(yīng)不超過(guò)跨度的1：400。江陰橋在6車道荷載作用下，正撓度3．33m，負(fù)撓度1．85m，疊加為5．18m，僅為跨度的l／267。如果只考慮單向撓度也只達(dá)跨度的1／416。這里需要討論的是現(xiàn)行橋規(guī)懸索橋撓度規(guī)定對(duì)特大跨度懸索橋的合理性。如能放寬，可使我國(guó)懸索橋設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)、合理。3．主纜索股錨頭型式江陰橋?yàn)榕浜下輻U式錨固系統(tǒng)，采用帶錨板的主纜索股錨頭。由于第一次設(shè)計(jì)這種形式的錨頭，缺乏工程經(jīng)驗(yàn)，為謹(jǐn)慎計(jì)，考慮到索股安裝時(shí)錨板容易轉(zhuǎn)動(dòng)，便于孔眼與螺桿對(duì)準(zhǔn)，將錨板與錨頭分開(kāi)。這樣做還使得錨板與錨杯有可能采用不同的材料，錨杯使用鑄鋼，滿足復(fù)雜的形狀需要；錨板則使用鍛鋼，以滿足復(fù)雜的受力要求。從索股安裝實(shí)踐看，前者的考慮似乎沒(méi)有必要；而后者只要適當(dāng)調(diào)整錨板尺寸，錨板與錨杯使用同樣的鑄鋼也有可能。如將錨板與錨杯做成一體，還可節(jié)省錨頭長(zhǎng)度，減輕重量，節(jié)省材料，并可避免錨板刮傷鋼絲。豐都大橋與海滄大橋的實(shí)踐都證明了這一點(diǎn)。盡管這兩座橋索股都是91絲的，對(duì)127絲的索股，做些改正也應(yīng)該是可行的。圖l帶錨板主纜索股錨頭1-索股；2-錨板；3-錨杯4．主纜安全系數(shù)取用江陰橋主纜安全系數(shù)取2.5。懸索橋驗(yàn)算安全系數(shù)時(shí)，一般都是考慮各鋼絲均勻受力的，并未考慮局部彎曲等因素所產(chǎn)生的“次應(yīng)力”。如果認(rèn)真分析一下主纜的次應(yīng)力，其數(shù)值是相當(dāng)可觀的。粗看2.5的安全系似有必要，再說(shuō)主纜是懸索橋的主要受力構(gòu)件，它在橋梁的整個(gè)使用期中是不能更換的永久性構(gòu)性，需要確保萬(wàn)無(wú)一失。40年代以前建造的懸索橋主纜安全系數(shù)都大于2.5，至今日本所建造的懸索橋大多數(shù)也采用這個(gè)數(shù)值，這是問(wèn)題的一個(gè)方面。然而另一方面，主纜安全系數(shù)又直接影響主纜的“效率系數(shù)"。在影響主纜效率系數(shù)的鋼絲強(qiáng)度、垂跨比以及安全系數(shù)三大要素中，鋼絲強(qiáng)度的提高是需要付出代價(jià)的；垂跨比的增大有時(shí)受整橋剛度等制約；唯獨(dú)安全系數(shù)的降低卻是免費(fèi)的，跨徑愈大其效益越是可觀。在當(dāng)今11座千米以上的懸索橋中，有6座主纜安全系數(shù)小于2.3。英國(guó)自建造塞文橋以來(lái)，隨后的博斯普魯斯兩座橋、享伯橋以及青馬大橋的主纜安全系數(shù)始終保持在2.29。值得重視的是明石大橋，主纜安全系數(shù)為2.2，加之使用l800MPa的超強(qiáng)鋼絲，使主纜效率系數(shù)達(dá)到0.74，遙遙領(lǐng)先于其他大橋。更值得注意的是大帶東橋，主纜的名義安全系數(shù)僅2.0，是目前各懸索橋中最低的。加之采用l／9大垂跨比，盡管仍使用l570MPa強(qiáng)度的鋼絲，主纜效率系數(shù)仍能達(dá)到0．80。這些大橋之所以敢于采用這樣低的安全系數(shù)，是出于以下考慮：由于大跨懸索橋的恒載占85％以上，恒載的計(jì)算是可以很準(zhǔn)確的，而且在橋梁使用期中超載的可能性較小，沒(méi)有必要與活載采用同樣的安全系數(shù)。如果將恒、活載分別考慮，恒載超載系數(shù)取1.15，活載超載系數(shù)取3，再考慮1.4的材料安全系數(shù)，綜合的名義安全系數(shù)也只是2。實(shí)際上材料的安全系數(shù)1.4是不必要的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)上所取的鋼絲強(qiáng)度是實(shí)際鋼絲強(qiáng)度的下降，實(shí)際鋼絲強(qiáng)度有變化幅度，其平均強(qiáng)度總是較下限大，安全度相當(dāng)富裕。5．主纜鋼絲性能指標(biāo)規(guī)定江陰橋主纜鋼絲性能指標(biāo)需要反思的是強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)和直線性指標(biāo)。強(qiáng)度指標(biāo)為適應(yīng)國(guó)際招標(biāo)要求，定為國(guó)際上通用的1600～l800MPa。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的纜用鋼絲完全可以替代泊來(lái)品。按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，1600MPa和l670MPa屬于同一等級(jí)，價(jià)格相近，因此，如果改用1670MPa鋼絲，可以不增加成本，而節(jié)省4.3％的鋼絲用量。江陰橋主纜鋼絲的扭轉(zhuǎn)指標(biāo)的確定幾經(jīng)反復(fù)，在初步設(shè)計(jì)階段和技術(shù)設(shè)計(jì)階段，經(jīng)征求國(guó)外專家的意見(jiàn)后，認(rèn)為可以不提這個(gè)指標(biāo)要求，到了施工圖的審核階段又增加了扭轉(zhuǎn)指標(biāo)，而為承包商制訂的技術(shù)規(guī)范再柵去這項(xiàng)指標(biāo)。其實(shí)纜用鋼絲并不存在扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。至于扭轉(zhuǎn)指標(biāo)可以反映鋼絲的延性和考核鋼絲的品質(zhì)的說(shuō)法，有些道理但并不全面。因?yàn)?，延性已有引伸率、反?fù)彎曲等延性指標(biāo)考核，只要滿足鋼絲的全部性能指標(biāo)，已可適應(yīng)主纜結(jié)構(gòu)要求，而每增加一項(xiàng)指標(biāo)都會(huì)提高生產(chǎn)成本。還值得指出的是，扭轉(zhuǎn)指標(biāo)與直線性要求是相互制約制。江陰橋主纜鋼絲性能指標(biāo)規(guī)定自由圈徑為5m，實(shí)際索股制造和架設(shè)都要求再大些，如能達(dá)到在1m長(zhǎng)度內(nèi)矢高3cm(自由圈徑約8m)，對(duì)于編索中保持索股六角形以及防止架索時(shí)扭轉(zhuǎn)都有好處。這樣就需要在鋼絲生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定化處理，使鋼絲的扭轉(zhuǎn)性能變差，因此，鋼絲的扭轉(zhuǎn)指標(biāo)與直線性要求不可兼得。權(quán)衡之下還是以確保后者，而放棄前者為有益。十三吊索設(shè)計(jì)內(nèi)容1.吊索的上下連接方案江陰橋吊索的上下連接方案，經(jīng)初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)多次、多方案反復(fù)比較推敲，最后選用上下均為銷接的方案。這種連接形式具有以下特點(diǎn)：①可以使用耐久性、結(jié)構(gòu)性好的平行鋼絲索股；②簡(jiǎn)化加勁梁的錨箱構(gòu)造；③方便吊索和加勁梁安裝。懸索橋上部結(jié)構(gòu)部件多是預(yù)制安裝的，連接形式對(duì)安裝有很大影響。實(shí)踐表明，銷接的連接安裝非常方便，幾分鐘即可完成連接。為保證銷接長(zhǎng)期有效，銷子需設(shè)置銷套，銷套材料要求摩阻小、耐久并有較高的承壓強(qiáng)度。江陰橋銷套最后采用銅與聚四氟乙稀復(fù)合材料，很好地滿足了上述要求，甚為理想。2.長(zhǎng)吊索索股形式江陰橋吊索吸取明石大橋、大帶東橋等經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大于9m的長(zhǎng)吊索，設(shè)計(jì)為平行鋼絲索股的吊索。這種吊索經(jīng)久耐用、彈性模量穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，是較為理想的吊索索股形式。索股鋼絲考慮個(gè)別吊索更換時(shí)，便于采購(gòu)少量原來(lái)規(guī)格的鋼絲，因此選用市場(chǎng)上最通用的φ5鋼絲。應(yīng)該說(shuō)，目前生產(chǎn)的鍍鋅鋼絲更多是φ7的，采用φ7鋼絲還可使索股更緊湊，縮小索徑。但考慮到φ7鋼絲索股采用熱鑄錨頭，疲勞問(wèn)題較難解決，因此，若采用φ7鋼絲則錨頭需改用冷鑄錨。3.短吊索索股對(duì)于長(zhǎng)度小于9m的短吊索，為保證加勁梁橫向移動(dòng)時(shí)吊索的柔性，仍采用鋼絲繩索股。為提高防護(hù)性能，保持兩種吊索外觀一致，鋼絲繩索股與平行鋼絲索股采用同樣的護(hù)套和錨頭。為減少鋼絲繩受力后的扭轉(zhuǎn)，實(shí)際制造時(shí)改用交互捻制的鋼絲繩。索股在恒載拉力下按測(cè)長(zhǎng)下料，并在索股側(cè)面畫(huà)一條標(biāo)志線，安裝時(shí)將標(biāo)志線扭直，以避免銷子受扭。鋼絲繩因鋼絲較細(xì)，容易銹蝕，耐久性能不如平行鋼絲索股，彈性模量既低又不穩(wěn)定。加之，江陰橋在跨中處主纜重心至加勁梁重心的距離僅2.5m，扣除主纜和加勁梁高度之半以及耳板、錨頭等長(zhǎng)度后，最短的吊索，其鋼絲繩索股凈長(zhǎng)僅0.63m。對(duì)于直徑φ80mm的鋼絲繩，盡管設(shè)有緩沖器裝置，仍然很難保證防止橫向彎折所需的柔度，因此短吊索是江陰橋纜索系統(tǒng)中比較薄弱的環(huán)節(jié)。好在吊索屬可更換構(gòu)件，短吊索更容易更換，萬(wàn)一需要更換，費(fèi)時(shí)費(fèi)料都不多。4.短吊索的改善為克服短吊索存在的上述問(wèn)題，在加工制造之前，設(shè)計(jì)方曾提出修改短吊索設(shè)計(jì)方案，即將5m以內(nèi)的短吊索改為雙向鉸接的剛性吊桿(如圖)。這種吊桿可以適應(yīng)加勁梁相對(duì)于主纜兩個(gè)方向移動(dòng)，耐久性能好，而且可以避免大直徑鋼絲繩熱鑄錨澆鑄難于密實(shí)等問(wèn)題，還可以提高吊桿的長(zhǎng)度精度，因?yàn)橹扑骶茸兂闪藱C(jī)械加工精度?？上?，綜合考慮多種原因．沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這一修改。從根本上改善短吊索所存問(wèn)題的辦法是設(shè)置中央剛性索扣，大帶東橋以及日本的許多懸索橋都采用這一措施。剛性索扣將加勁梁與主纜聯(lián)結(jié)在一起，取代了一部分最短的吊索，同時(shí)又減少了其他短吊索的縱向和橫向彎折，使短吊索也可以使用平行鋼絲索股。剛性索扣還能提高整橋的剛度，減少制動(dòng)力引起加勁梁縱向移動(dòng)量。我國(guó)以往設(shè)計(jì)的懸索橋都不曾采用這種構(gòu)造，江陰橋也沒(méi)有來(lái)得及采用。今天反思這些問(wèn)題，只能作為一則遺憾，留給后來(lái)設(shè)計(jì)者借鑒。5.吊索索長(zhǎng)精度和調(diào)整江陰橋纜索系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了誤差分析，從中確定吊索索長(zhǎng)的精度要求，并采取措施進(jìn)行誤差反饋和索長(zhǎng)調(diào)整，使前面工序所產(chǎn)生的誤差在后繼工序中消除，盡可能將施工所產(chǎn)生的誤差消滅在施工過(guò)程中。具體地說(shuō)，對(duì)于吊索索長(zhǎng)，有兩次反饋和調(diào)整：第一次是消除主纜架設(shè)誤差，在主纜緊纜并安裝索夾之后，吊索加工完成之前，將主纜架設(shè)誤差反饋給吊索索長(zhǎng)計(jì)算，使其在吊索加工中加以消除；第二次是消除索股制造誤差，將其在索股制造的最后階段進(jìn)行調(diào)整和消除。第一次調(diào)整原設(shè)計(jì)是在空纜完成，索夾安裝之后，測(cè)量空纜垂度及各索夾的位置坐標(biāo)，推算出成橋的吊索形狀、長(zhǎng)度和無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度。吊索索股可以提前加工，但只安裝一端的錨頭，另一端錨頭待吊索長(zhǎng)度得到調(diào)整后再安裝。實(shí)際施工時(shí)，由于工期安排，這項(xiàng)調(diào)整沒(méi)有進(jìn)行。承包商認(rèn)為有把握提高主纜的架設(shè)精度，來(lái)確保橋面線形準(zhǔn)確。實(shí)際主纜架設(shè)之后，西纜偏低2．4mm，東纜偏低31．3mm，兩根主纜垂度相對(duì)誤差僅為28．9mm。第二次調(diào)整是解決吊索制造精度問(wèn)題。根據(jù)誤差分析，吊索精度要求較高，特別是同一節(jié)點(diǎn)的兩根吊索，對(duì)于最短的吊索，索股有效長(zhǎng)度僅630mm，如果一根為正誤差，另一根為負(fù)誤差，索長(zhǎng)精度取±1mm，則后者應(yīng)力達(dá)到667MPa時(shí)，前者才開(kāi)始受力。而吊索的允許應(yīng)力為523MPa，實(shí)際上±1mm的精度是很難做到的，僅錨頭安裝誤差一項(xiàng)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這一范圍。為消除吊索制造誤差，江陰大橋設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的錨頭。將錨杯可調(diào)式吊索錨頭1－銷套；2－銷子；3－擋板；4－叉形耳板：5－錨杯；6－緩沖器；7－索股與叉形耳板分開(kāi)，用螺紋相連，上下錨頭的螺紋旋向相反，實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)長(zhǎng)，調(diào)節(jié)范圍為±20mm。這種構(gòu)造還避免了叉形耳板對(duì)灌鋅的影響，并減少了叉形耳板間距，縮小了銷子跨度。灌錨之后，將同一吊點(diǎn)的兩根吊索串聯(lián)，施加恒載索力，進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)和調(diào)節(jié)。由于兩根吊索在相同的溫度環(huán)境、相同拉力、同一段鋼尺下進(jìn)行量測(cè)，避免了這些因素所產(chǎn)生的誤差，剩下的只有讀數(shù)和標(biāo)記誤差。這樣可使同一吊點(diǎn)兩根吊索的相對(duì)誤差控制在1mm之內(nèi)，保證了短吊索的結(jié)構(gòu)安全。十四索夾設(shè)計(jì)內(nèi)容1.索夾材料選用江陰橋索夾原設(shè)計(jì)采用EG270—500鑄鋼，這種材料含碳量偏高，不易鑄造和修補(bǔ)，低溫沖擊性能也稍差。施工時(shí)，索夾在英國(guó)鑄造，改用A4鑄鋼，強(qiáng)度、含碳量和低溫性能都有所改善。如采用國(guó)產(chǎn)材料，也應(yīng)控制含碳量和低溫沖擊性能。2.銷接式吊索索夾的安裝騎跨式吊索索夾是左右分開(kāi)的，而銷接式吊索為使索夾耳板居中，一般采用左右分開(kāi)的形式。一般認(rèn)為左右分開(kāi)的索夾，比上下分開(kāi)容易安裝，這是因?yàn)椴簧賾宜鳂蛑骼|在緊纜之后，多發(fā)生橫向直徑比豎向直徑大的現(xiàn)象，左右分開(kāi)的索夾安裝時(shí)螺桿橫向收緊，能適應(yīng)這一情況。上下分開(kāi)的索夾則相反。分析主纜呈橫向扁圓的原因可能是由于主纜上層索股壓到下層索股，在重力的作用下鋼絲向橫向擴(kuò)展。這一現(xiàn)象與調(diào)股時(shí)是否做到上下層索股問(wèn)若即若離以及溫度修正是否準(zhǔn)確有關(guān)。江陰橋這個(gè)現(xiàn)象不突出，說(shuō)明只要仔細(xì)調(diào)股，主纜的橫向扁圓現(xiàn)象是可以減小的，上下分開(kāi)的索夾安裝并無(wú)困難。但是在鞍座兩側(cè)的索夾則屬例外。由于主纜在鞍槽內(nèi)受隔板影響，橫向尺寸加大，出鞍槽后仍呈橫向扁圓，因此，對(duì)這些索夾，宜采用左右分開(kāi)為好。江陰橋原設(shè)計(jì)所有索夾均為上下分開(kāi)，后來(lái)吸取國(guó)外一些懸索橋施工經(jīng)驗(yàn)，將鞍座兩側(cè)固定纜套的索夾旋轉(zhuǎn)90。安裝，避免了不少施工麻煩。有一種意見(jiàn)認(rèn)為，上下分開(kāi)的索夾受力會(huì)受吊索索力影響，不如左右分開(kāi)好。其實(shí)是一種誤解。仔細(xì)分析即可明白：兩種索夾受力并無(wú)多大區(qū)別。只是前者增加了耳板，如果材料選用恰當(dāng)，鑄造并無(wú)多大困難。3.主纜空隙率及索夾間隙確定根據(jù)國(guó)內(nèi)外懸索橋資料。PPWS法架設(shè)的主纜，空隙率一般在17％～l9％之間。江陰橋主纜空隙率在索夾范圍內(nèi)取l8％，索夾以外為20％。索夾內(nèi)空隙率是指全部恒載作用后，索夾經(jīng)過(guò)三7欠夾緊之后的空隙率，一般據(jù)此設(shè)計(jì)索夾內(nèi)徑?？紤]到空隙率可能有變化，在兩半索夾問(wèn)常留有間隙，并將兩半索夾交接處做成城垛狀相互交錯(cuò)、搭接。江陰橋索夾間隙取30mm、凹凸搭接30mm，在理想狀態(tài)下，允許空隙率在14.3％～21.5％之間變動(dòng)。實(shí)際安裝時(shí)兩側(cè)間隙可能不相等．因此不可能用足這個(gè)范圍。江陰橋由于主纜索股架設(shè)時(shí)采取重新整形并更換捆扎帶等措施，使鋼絲排列特別整齊、密實(shí)。新?lián)Q的捆扎帶由于無(wú)需滿足卷盤(pán)要求，可以減薄，加大間距，因此，使實(shí)際空隙率小于15％，以致安裝索夾時(shí)索夾邊緣已相碰，螺桿尚未達(dá)到設(shè)計(jì)拉力，只得把索夾邊緣重新刨切，將間隙加大至50mm。如此帶來(lái)不少麻煩，應(yīng)引為教訓(xùn)。十五建橋的難度縱使國(guó)外已有建造懸索橋的成功范例，但由于江陰、靖江當(dāng)?shù)鬲?dú)特的地質(zhì)、水文、氣候條件，也不能完全照搬國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)。建橋過(guò)程中還是有不少技術(shù)上的難度，簡(jiǎn)述如下：北錨沉井——大橋的南北兩個(gè)錨錠要一起“拉住”大橋主纜，主纜拉力為6.4萬(wàn)噸，而北錨錠處在沖積平原上，地下沉井平面尺寸為69米長(zhǎng)、51米寬，面積足有10個(gè)籃球場(chǎng)大，下沉要穿過(guò)4層不同土質(zhì)，稍有不慎很有可能造成歪斜、扭轉(zhuǎn)等嚴(yán)重問(wèn)題，其下沉過(guò)程長(zhǎng)達(dá)20個(gè)月。主纜架設(shè)——主纜是江陰大橋的主要承重構(gòu)件，“吊”起總重達(dá)18000噸的鋼橋面和5000噸瀝青路面，還有行車活載，江陰大橋共兩根主纜，共重8400噸，由169根索股組成，每股重50噸。主纜架設(shè)采用預(yù)制平行束股設(shè)法（PPWS），要把50噸重2200米長(zhǎng)的一根根索股在空中進(jìn)行架設(shè)，從牽引、張拉、成形到調(diào)索，每一個(gè)環(huán)節(jié)都有很多不可預(yù)見(jiàn)的技術(shù)難度，而且書(shū)夜高空作業(yè)，天氣的影響很大，其架設(shè)難度在國(guó)內(nèi)絕無(wú)僅有。橋面鋪設(shè)——在鋼箱梁橋面上鋪設(shè)厚度為5厘米的瀝青混凝土，由于鋼箱梁導(dǎo)熱性強(qiáng)，夏天溫度很高，冬天很低，瀝青的特性很難兩面兼顧。而江陰的氣溫條件較西方國(guó)家差，幅值為－15℃至70℃，在沒(méi)有先例可循的情況下，經(jīng)一年多的研究與試驗(yàn)，終于找出能滿足江陰大橋特定要求的方案，解決了這個(gè)世界難題。十六參考文獻(xiàn)：［1］、尼爾斯J·吉姆辛《纜索承重橋梁一構(gòu)思與設(shè)計(jì)一》姚玲森，林長(zhǎng)川譯人民交通出版社。［2］、林長(zhǎng)川《大跨懸索橋主纜設(shè)計(jì)若于問(wèn)題的探討》中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁及結(jié)構(gòu)工程。學(xué)會(huì)第十屆年會(huì)論文集（1994)P253～258。［3］、雷俊卿鄭明珠徐恭義編著楊進(jìn)主審《懸索橋設(shè)計(jì)》人民交通出版社。十七縱向地震反應(yīng)分析不同場(chǎng)地條件和不同基礎(chǔ)形式導(dǎo)致大橋抗震分析的復(fù)雜性,顯然,規(guī)范中的反應(yīng)譜理論已不再適用,必須建立在動(dòng)態(tài)時(shí)程分析的基礎(chǔ)上本文將根據(jù)該橋特點(diǎn),著重進(jìn)行縱向地震反應(yīng)分析分析要點(diǎn)有:大跨度橋梁地震波輸人的行波效應(yīng)北岸主塔樁基礎(chǔ)與土、結(jié)構(gòu)的相互作用。地震波的多點(diǎn)輸入,即對(duì)南、北岸主塔、錨錠基礎(chǔ)及北塔樁基的不同土層輸入不同的人工地震波。1.動(dòng)力計(jì)算模式其特點(diǎn)是:(l)采用全橋空間模式,包括主跨和南、北邊跨。主纜和吊索采用空間桿單元;加勁梁、主塔、邊跨梁、邊墩及樁均采用三維梁?jiǎn)卧?2)由于主跨和邊跨間的連接采用滑板式伸縮縫,計(jì)算中假定它們能理想地相對(duì)自由滑動(dòng),故計(jì)算模式中沒(méi)有設(shè)伸縮縫單元,僅控制地震荷載作用下主梁和邊梁間的最大相對(duì)位移量。(3)邊界處理:南、北錨錠和南塔、邊墩均處理為固結(jié),對(duì)北塔下的樁基礎(chǔ)也作了適當(dāng)處理，由于結(jié)構(gòu)的縱向地震反應(yīng)主要由平面內(nèi)的各階振型作貢獻(xiàn),它們和橫向撓曲振型、扭轉(zhuǎn)振型不藕合,故在計(jì)算縱向地震反應(yīng)時(shí)可將樁在橫向進(jìn)行合并,把橫向25排樁并成1排,順橋向15排樁的位置保持不變,以減少節(jié)點(diǎn)數(shù)及縮小剛度矩陣中的帶寬樁與樁之間采用土彈簧連接計(jì)算模型節(jié)點(diǎn)數(shù)為705。由于該橋?qū)捒绫容^小(B/L=1/41.84),故第一振型為對(duì)稱側(cè)彎,基本周期達(dá)19.63秒。而在常規(guī)情況下出現(xiàn)在第一振型的一階反對(duì)稱豎彎振型推遲到第二振型第六振型為縱飄(由于加勁梁和主塔下橫梁之間采用滑動(dòng)支座):從第九到第十三振型均以索的振動(dòng)為主,第十五和第十六振型出現(xiàn)一階對(duì)稱扭轉(zhuǎn)和一階反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)振型,它們對(duì)研究結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)穩(wěn)定性有重要的意義從抗震角度,感興趣的是對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)貢獻(xiàn)最大的一些振型,如39階振型湘應(yīng)頻率為0.6759Hz)對(duì)主塔的地震反應(yīng)貢獻(xiàn)最大。2.人工地震波輸入江蘇省地震局為大橋橋址作了地震危險(xiǎn)性分析,提供了50年超越概63%,10%,3%和100年超越概率3%四組基巖目標(biāo)反應(yīng)譜和相應(yīng)的加速度時(shí)程曲線,并對(duì)北岸的場(chǎng)地土進(jìn)行了地震動(dòng)參數(shù)研究,給出了地面加速度峰值和沿土層不同深度的加速度時(shí)程曲線。參考上海市南浦大橋和楊浦大橋的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),最終確定江陰長(zhǎng)江大橋采用50年超越概率10%的地震危險(xiǎn)性分析水準(zhǔn)控制結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;50年超越概率3%控制結(jié)構(gòu)位移。表2所示為兩種不同概率的南、北岸輸人地震波的加速度峰值。南岸塔、墩、錨錠輸人的是基巖地震波,北岸輸人的是經(jīng)過(guò)場(chǎng)地反應(yīng)后的土層地震波。3.地震反應(yīng)分析中考慮的幾個(gè)問(wèn)題3.1行波效應(yīng)江陰長(zhǎng)江大橋主跨1385m,即兩個(gè)主塔的中到中間距為1385m,每側(cè)錨旋到主塔距離為295m,為此,在地震波輸人時(shí)考慮了時(shí)差的影響計(jì)算時(shí)差的依據(jù)是地震波的波,但目前尚無(wú)實(shí)測(cè)紀(jì)錄,計(jì)算中作了以下近似定:假定震源出現(xiàn)在橋位以南(如漂陽(yáng)地區(qū)),地震波由南向北傳播，地震波在巖層中的人射方向與豎直向成30度夾角，巖層中波速近似取300米/秒,覆蓋土層中的波速近似取江蘇省地震局實(shí)側(cè)得到的各土層的剪切波波速,從上向下逐漸增大,其值在10一330米/秒之間變化。