南京长江二桥北汊桥总体设计？

南京长江二桥北汊桥是一座预应力混凝土连续箱梁桥。主桥为903*16590(m)变截面三维预应力连续箱梁，全长2172m，介绍了北汊桥的总体设计。

一.概述

南京长江二桥位于既有南京长江大桥下游11km处。它是南京长江段南北过境高速公路上的一座重要桥梁。目前，上部结构正在顺利吊装浇筑，计划于2006年7月1日竣工通车。

1.桥梁位置

南京长江二桥北汊桥址所在的八卦洲河，属于长江下游南京河段。桥址处河流稍有弯曲分叉，平面形态上宽下窄。北支河弯曲，长约21.7km，北支桥位于北支中部，起于北方大厂张颖村。桥址南北两岸均已修建长江标准防洪堤，堤间距1287m，高程约9.5m(黄海)。主河道宽度近1000m，北高南低。河床高程1.51 ~ 7.68m，水深偏南，正常水位最大水深60。北汊航道是扬子石化等“五家”专用航道，3000吨级船舶使用。航道宽580 ~ 600 m，中心位于k14750处。大桥轴线与北支干流及航道正交，两端布线平顺平衡，整体配合良好。

2.水文学

北汊大桥水文计算分析成果；

设计流量(300年一遇)为22000 m3/s

设计水位为9.20米

设计流量1.59米/秒

一般冲刷深度为4.36米

主墩13.70m和过渡墩12.40m局部冲刷。

主墩最大冲刷深度为18.60米，过渡墩最大冲刷深度为16.76米。

建议施工水位为7.0m(频率1/15)。

3.气象学

南京属于北亚热带向中亚热带过渡气候区，四季分明，冬季酷暑，温差大。春天阳光明媚，夏天炎热，雨量充沛，秋天清爽，冬天阳光明媚，寒冷干燥。

桥位高出河道28米，百年一遇10分钟，平均最大风速34.4米/秒.

4.地震和地质学

根据桥址地震危险性分析，桥址使用年限为50年，超越概率为10%，基岩地震水平加速度为0.0825g，场地类别为ⅲ类场地土。

第四系覆盖层广泛分布于桥位主河道及两岸河漫滩，河道内厚度约28 ~ 38m。岩性主要为粉砂，偶见泥壤土、亚粘土和薄壤土。两岸洪水分布连续性差，厚度约5m，以亚粘土为主，其次为泥壤土、粘质粉土和细砂。其下分布的厚约1m的砾石和砾石砂直接覆盖下伏基岩。桥址区下伏基岩为上白垩统浦口组红色泥岩、钙质泥岩和粉砂岩，由于矿物成分和胶结作用不同，岩石层理发育，相变和尖灭现象频繁。岩体的物理力学性质差异很大。

二、主要技术指标

按六车道设计的高速公路桥梁；

设计行车速度为100km/h/h

桥宽32米。

设计载重汽车-超级20级，拖车-120

设计风速为30.4米/秒

地震基本烈度ⅶ度

船舶冲击荷载顺流方向为20000kN，横流方向为10000kN。

通航净空宽度≥125米，净高≥18米。

设计最高通航水位为8.10m。

设计最低通航水位为-0.4米(通航保证率为99%)。

设计洪水频率1/300

桥梁的最大纵坡不超过3%

三、桥梁的总体设计

1.总体设计原则

综合考虑桥址的地形、地貌、水文、地质、通航以及技术、经济、美学和结构受力要求，尽量做到技术先进、经济合理、美观大方、施工方便可行、使用安全耐用，达到总体安全、适用、经济的目的。在具体操作上，主桥侧重先进性，引桥侧重经济交流，进行桥型方案选择和桥孔布置。

2.桥型方案及总平面布置

在桥跨的总体布置中，主要考虑以下因素:

南京的长江两岸都建起了标准的防洪堤。为了堤防安全，桥墩应避开大堤设置，并留有足够的安全距离，以确保大堤在施工和运行期间的安全。

考虑到北支航道的航迹及其中心位置，主桥中心应尽可能与航道中心一致，主桥通航孔应覆盖航迹范围。主桥应不少于两个通航孔。考虑到导航方便和美观，布置了三个导航孔。

尽量减少深水基础，以缩短工期，节省投资。

主桥边跨跨比的大小既要考虑结构的合理受力，又要考虑施工的方便性。考虑到某大跨度PC连续梁或连续刚构在靠近边支点的梁段的经验教训，在该桥主桥设计中，适当减小边孔跨度，减小边跨与中跨的比值，使边跨主拉应力最小，避免裂缝，有利于施工。

桥址下基岩埋藏不深，岩面平坦。

河漫滩上的引桥宜采用稍大的跨径，应能跨越两侧河堤，堤内引桥宜采用经济跨径布置。

根据软土路基最大允许填土高度的要求，桥头路堤的填土高度应控制在5m以内。

综合考虑以上因素，在初步设计和技术设计阶段，主桥拟定了903*16590m和105+3 * 180+105m两种变截面预应力连续箱梁和连续刚构方案，并在相同深度进行了技术经济比较。结果表明，165m主孔布置方案基本覆盖了航道范围，满足通航和防洪要求，大跨度预应力混凝土连续箱梁结构整体性能良好，刚度大，变形小，行车舒适，截面抗扭刚度大，抗震性能好，主墩刚度较大，船舶防撞能力强，全桥线形简洁大方，施工难度小，维修方便，造价适中。

最后，北汊大桥桥跨总体布置方案如下:

主桥9 ()+3x165m+90in = 675m等截面预应力混凝土连续箱梁桥。

北引桥35m+16 * 30m+5 * 50m = 733.5m等截面预应力混凝土连续箱梁桥。

南引桥5 * 50m+17 * 30m+3.5m = 763.5m等截面预应力混凝土连续箱梁桥。

全桥长度为2172m。

对于主桥面标高，认为两个侧孔的净通航高度为最高通航水位以上18m。桥面在主桥中心对称设置2.957%的双向纵坡，无半径为16000m的凸竖曲线。为改善桥梁景观，展现桥梁结构美感，本桥南、北引桥分别设置半径8000m和465，438+。

3.主桥

(l)主梁截面形式及其结构

大跨度PC连续梁桥上部结构自重占设计荷载的比例随着跨径的增大而增大。在保证结构刚度的前提下，尽可能减轻上部结构自重，获得更大的截面有效承载力，是其截面设计的首要考虑因素。为此布置桥梁结构的横断面，六车道桥梁布置为上下分离的大悬臂三向预应力单箱单室截面。利用顶板横向预应力和腹板竖向预应力筋解决顶板受力和主梁腹板抗剪问题，采用大吨位预应力体系及其合理布置，避免因成束布置而增加顶板、底板面积和齿板结构。这样的三维预应力单箱单室截面具有抗扭刚度大、截面效率高、动力性能好的优点，可以有效减轻上部结构的重量，减小下部结构的结构尺寸，节约材料。

主桥箱梁架高从跟部0.28米到跨中3.0米按二次抛物线变化，分别为跨度的1/18.75和1/55。单根箱梁顶宽为15.42米，有2%的横坡，顶板两块侧板的悬臂长度为3.96米，厚度为1.1 ~ 0.3米，因为厚度为0.9 ~ 0.4米，箱梁在墩顶0块设置两块0.8米厚的横隔板，位置与主墩边墙相对应。 从而可以在悬臂浇筑时对墩梁进行临时固结，在辅道端部的箱梁上设置2.0m厚的横隔板。PC箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工。 梁段分为8m(0号块)+5 * 2.5m+5 * 3.5m+8 * 4.0m，中跨和次跨合拢段为3.0m，边跨合拢段为2.0m，边跨支架现浇段为6.72m，梁段最大重量为156t。

(2)预压系统

箱梁按三向预应力设计，纵向预应力采用27φj15.24的ASTMA416-92270，19φj15.24，12φj15.24。箱梁根部只有少数梁段布置有腹板弯梁，其余均为顶板梁和底板梁。顶底板均为平开间、竖向弯曲的空间梁，集中锚固在腹板顶撑中尽可能靠近腹板的齿板上，以减小局部应力，便于集中锚固力迅速向全截面扩散。箱梁顶板横向预应力采用4φj15.24钢绞线和BM-4扁锚，间隔75°布置，一端交替张拉锚固。竖向预应力筋和YGM锚采用φL32精轧螺纹粗钢筋，在一肢和二肢每隔50m设置在箱梁腹板内。

根据工程总体施工进度，要求主桥和引桥同时施工。为防止引桥施工干扰主桥纵向预应力张拉作业，主桥边孔正弯矩梁采用梁端锚泊、梁内张拉锚固的方式设置。

(3)主桥下部结构

采用钢筋混凝土空心薄壁墩、高桩帽、群桩基础。桥墩为5m*7.5m的矩形薄壁截面，壁厚为1.2m为了抵抗船舶碰撞产生的局部应力，采用50 #混凝土，并适当增加桥墩钢筋保护层厚度，并在其中设置钢筋网。主墩承台厚3.5m，顶面标高-0.5m，采用9φ2.5m钻孔灌注嵌岩桩基。

(4)关于应力控制

对于大跨度PC梁桥，考虑到施工误差、混凝土性能的不均匀性以及计算理论与这种三向预应力结构的差异，结合国内已建同类桥梁的实际工况和问题，在设计中对主桥的应力指标进行控制，留有一定的裕度和安全储备，以增加结构的安全性和耐久性。计算结果表明，最大正应力为17.4MPa，最小正应力为-0.46MPa，最大主拉应力为-0.8 MPa。运行阶段最大正应力为16.7MPa，最小正应力为2.4MPa，最大主阻力应力为-0.8 MPa。竖向预应力要求采用重张拉工艺，计算中只计入其部分竖向预应力，其余竖向预应力作为安全储备考虑。

4.引桥

两岸引桥采用逐孔浇筑的PC连续箱梁，跨两岸堤防及堤外(河道内)桥梁孔50m，堤上孔30m，基础灌溉钻孔。

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