主墩為整體式基礎(chǔ),采用42根D280cm/D250cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ),梅花形布置;北主墩樁長(zhǎng)為104.3m,南主墩樁長(zhǎng)為115.3m。承臺(tái)平面尺寸4960cm×3320cm,厚度為700cm。

過渡墩為分離式基礎(chǔ),采用9根(一幅橋)D180cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ),行列式布置。樁長(zhǎng)110m,承臺(tái)平面尺寸1400cm×1400cm,厚度400cm。

所有鉆孔灌注樁均按摩擦樁設(shè)計(jì),主墩鉆孔樁基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行樁底注漿以改善受力性能,提高樁基承載能力和基礎(chǔ)的整體剛度。

(3)引橋。

??30m跨徑連續(xù)梁橋。

采用12孔一聯(lián)跨徑30m預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁,上下行分幅布置,單箱單室斜腹板斷面;箱梁頂寬16.4m,底寬7.5m;梁高1.8m;箱內(nèi)頂板最小厚度0.25m,腹板標(biāo)準(zhǔn)厚度0.4m,底板標(biāo)準(zhǔn)厚度0.25m;箱梁在墩頂截面設(shè)1.2m厚中橫梁,—7—

箱梁為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),除布置縱向預(yù)應(yīng)力束外,在橋面板內(nèi)設(shè)置了橫向預(yù)應(yīng)力束。

下部結(jié)構(gòu)上下行分幅布置,采用矩形薄壁墩身,并設(shè)置裝飾性凹槽,截面尺寸除12號(hào)過渡墩為750cm×290cm外,其他均為750cm×140cm;采用矩形分離式承臺(tái),頂面位于地面以下10cm,平面尺寸為850cm×520cm,厚度除12號(hào)過渡墩為250cm外,其他均為200cm;基礎(chǔ)采用4D120cm鉆孔灌注樁,按摩擦樁設(shè)計(jì),樁長(zhǎng)66.3～71.5m;采用埋置式橋臺(tái),單幅橋設(shè)置3D150cm鉆孔灌注樁,按摩擦樁設(shè)計(jì),樁長(zhǎng)約56m。

??50m跨徑連續(xù)梁橋。

北引橋和南引橋50m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁各有33孔,分成3聯(lián),每聯(lián)11孔,上下行分幅布置,單箱單室斜腹板斷面;箱梁頂寬16.4m,底寬6.5m;梁高2.8m;箱內(nèi)頂板最小厚度0.25m,腹板標(biāo)準(zhǔn)厚度0.5m,底板標(biāo)準(zhǔn)厚度0.25m;箱梁在墩頂截面設(shè)1.2m厚中橫梁,梁端設(shè)1.0m厚端橫梁。

箱梁為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),除布置縱向預(yù)應(yīng)力束外,在橋面板內(nèi)設(shè)置了橫向預(yù)應(yīng)力束。下部結(jié)構(gòu)上下行分幅布置。采用矩形薄壁墩身,橫橋向?qū)挒?50cm,縱橋向厚根據(jù)墩受力不同分別為250cm、290cm、320cm、340cm,離岸較近的墩設(shè)置了裝飾性凹槽;采用矩形分離式承臺(tái),岸上承臺(tái)頂面位于地面以下10cm,水中承臺(tái)頂面標(biāo)高確定原則為:最低通航設(shè)計(jì)水位時(shí),樁頭不露出水面。根據(jù)不同受力,采用5D150cm或6D150cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ),按摩擦樁設(shè)計(jì),樁長(zhǎng)約70m。

??75m跨徑連續(xù)梁橋。

北引橋75m跨分兩聯(lián),跨徑布置為:50m+9×75m和10×75m;輔橋75m跨共1聯(lián),跨徑布置為:5×75m,為預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁,采用上下行分幅布置,單箱單室斜腹板斷面;箱梁頂板寬16.4m,底板寬6.5m;腹板厚度從90cm變化至40cm;頂?shù)装搴穸染鶠?5cm;翼緣長(zhǎng)3.95m;梁高4m;在墩頂設(shè)3m厚中橫梁,梁端設(shè)端橫梁,其余部位均不設(shè)橫隔梁。

箱梁為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),除布置縱向預(yù)應(yīng)力束外,在橋面板內(nèi)設(shè)置了橫向預(yù)應(yīng)力束。縱向預(yù)應(yīng)力采用體內(nèi)體外相結(jié)合的方式布置。上部結(jié)構(gòu)采用節(jié)段預(yù)制、架橋機(jī)懸拼工法進(jìn)行施工,箱梁為預(yù)制

公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2004年　第7期　　—8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　—

用橫梁式。

下部結(jié)構(gòu)上下行分幅布置。采用矩形薄壁墩身,橫橋向?qū)挒?50cm,縱橋向厚根據(jù)墩受力不同分別為420cm、450cm;采用矩形分離式承臺(tái),平面尺寸為

1100cm×1200cm和1200cm×1200cm兩種,頂面標(biāo)高確定原則為:最低通航設(shè)計(jì)水位時(shí),樁頭不露出水面。根據(jù)不同受力,采用8D180cm或9D180cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ),按摩擦樁設(shè)計(jì),樁長(zhǎng)約90m。

(4)橋面系及附屬工程。??護(hù)欄。

主橋外側(cè)和中央護(hù)欄均采用金屬梁柱式護(hù)欄。其他部分橋面外側(cè)防撞護(hù)欄采用組合式護(hù)欄,中央護(hù)欄采用金屬梁柱式護(hù)欄。防撞等級(jí)為PL3級(jí)。??橋面鋪裝。

主橋行車道橋面鋪裝為厚度5.5cm的環(huán)氧瀝青混凝土,檢修道鋪設(shè)厚度3.0cm的塑膠類材料或?yàn)r青砂。橋面鋪裝的材料及施工工藝應(yīng)通過專題研究確定。其他部分橋面鋪裝由8cm厚SMA-13瀝青混凝土和5cm厚防水混凝土調(diào)平層組成,瀝青混凝土和防水混凝土所用的原材料、配合比、性能、工藝等應(yīng)進(jìn)行全面試驗(yàn)研究后擇優(yōu)選用。

??伸縮縫。

均采用模數(shù)式伸縮縫,規(guī)格為D160、D480、D560、D640。主橋南北兩端各設(shè)伸縮縫一道,其不受約束的伸縮量為±1.3m。

??支座。

支座采用帶剪力銷的減震型球形鋼支座。在海洋大氣腐蝕環(huán)境下正常使用壽命不小于50年,支座應(yīng)設(shè)置內(nèi)置式調(diào)高結(jié)構(gòu)便于維護(hù)和更換,同時(shí)具有可靠的密封裝置。

??檢查車。

主橋共設(shè)8臺(tái)檢查車,除主跨設(shè)2臺(tái)外,其他每跨各設(shè)1臺(tái)。根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)形式,采用懸掛式吊車方案,軌道設(shè)在鋼箱梁底板上。橋梁檢查車主要由桁架和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成。

??塔內(nèi)爬梯和電梯。

索塔上、下游塔柱內(nèi)側(cè)自標(biāo)高15.6m至中橫梁225.9m設(shè)置了檢修爬梯及檢修平臺(tái),上塔柱在鋼錨箱兩側(cè)設(shè)置了不同形式的爬梯直接通向塔頂,便于對(duì)塔身內(nèi)壁結(jié)構(gòu)和鋼錨箱進(jìn)行監(jiān)測(cè)、檢查、維護(hù)等工作。此外,索塔上、下塔柱內(nèi)設(shè)置了檢修電梯。

??檢修平臺(tái)。

聯(lián)之間過渡墩頂均設(shè)置了鋼制檢修平臺(tái)。

??其他。

主橋鋼箱梁內(nèi)和索塔上塔柱鋼錨箱區(qū)段,均設(shè)置了除濕系統(tǒng)。除較完善的交通工程及附屬設(shè)施外,

大橋還考慮了景觀照明和橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。5　關(guān)鍵技術(shù)問題研究

針對(duì)蘇通大橋建設(shè)條件、設(shè)計(jì)與施工方面的特點(diǎn)和難點(diǎn),開展了大量的關(guān)鍵技術(shù)問題研究。5.1　關(guān)于建設(shè)條件

針對(duì)蘇通大橋建設(shè)條件的特點(diǎn)和難點(diǎn),通過大量的資料調(diào)查和建設(shè)條件方面的專題研究,摸清其特點(diǎn),掌握可靠的數(shù)據(jù),為設(shè)計(jì)、施工提供準(zhǔn)確的資料。幾年來組織進(jìn)行了近30項(xiàng)專題研究,取得了大量成果。設(shè)計(jì)、施工中,注意認(rèn)真分析、理解建設(shè)條件,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化和比較,以保證設(shè)計(jì)與施工方案安全、可靠、合理。

5.2　關(guān)于設(shè)計(jì)與施工

(1)主橋超大規(guī)模深水基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工。

??軟弱土層條件下超長(zhǎng)樁的承載力和提高承載力的有效措施研究。

結(jié)合地質(zhì)詳勘工作、試樁工作和有關(guān)資料調(diào)研分析,對(duì)有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)合理分析和確定,結(jié)合試樁和理論分析,合理確定樁基承載力和提高承載力的有效措施,進(jìn)行樁底注漿工藝研究、試驗(yàn)和設(shè)計(jì)等。

??大規(guī)模超長(zhǎng)群樁基礎(chǔ)的受力特性研究。

采用考慮樁土共同作用的數(shù)值模擬計(jì)算分析方法和離心物理模型試驗(yàn)方法進(jìn)行研究,為設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

??超長(zhǎng)鉆孔灌注樁施工工藝研究。

結(jié)合地質(zhì)詳勘工作、試樁工作和有關(guān)資料調(diào)研分析,合理確定和驗(yàn)證超長(zhǎng)鉆孔灌注樁施工工藝,制定專門的工藝規(guī)定,保證施工質(zhì)量和承載力要求。

??基礎(chǔ)防沖刷研究。

結(jié)合設(shè)計(jì)和施工,進(jìn)行橋墩局部沖刷防護(hù)工程試驗(yàn)研究,進(jìn)行專門的防護(hù)工程設(shè)計(jì)并組織實(shí)施,減少和控制沖刷影響。

(2)主橋超高索塔的設(shè)計(jì)與施工。

??鋼錨箱設(shè)計(jì)及制造、安裝。

蘇通大橋索塔錨固方式采用鋼錨箱結(jié)構(gòu),經(jīng)研究技術(shù)上是可行的,但由于國(guó)內(nèi)首次采用,設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)尚顯不足。為此,除進(jìn)一步加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算分析

　2004年　第7期　　　　　　　　　　　　張喜剛:蘇通大橋總體設(shè)計(jì)丹麥COWI公司加強(qiáng)技術(shù)交流和開展咨詢審查。

??超高索塔施工階段抗風(fēng)問題。

隨著索塔高度的增加,其抗風(fēng)穩(wěn)定性問題越來越突出,主要表現(xiàn)在索塔獨(dú)立階段存在風(fēng)致振動(dòng)問題和施工階段的穩(wěn)定性問題。

在風(fēng)致振動(dòng)方面,蘇通大橋索塔采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),自重較大,空氣動(dòng)力穩(wěn)定性要好于鋼塔,通過風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行了專題研究和檢驗(yàn)。在橋面架設(shè)階段,通過計(jì)算分析進(jìn)行對(duì)比,在適當(dāng)位置設(shè)置臨時(shí)墩,減少主梁架設(shè)時(shí)的雙懸臂長(zhǎng)度,確保索塔施工期安全。

??超高索塔的施工。

目前國(guó)內(nèi)斜拉橋最高混凝土塔的施工經(jīng)驗(yàn)是南京二橋,高度接近200m。國(guó)外斜拉橋最高混凝土塔有法國(guó)的Normandy橋,索塔高度為203m,懸索橋最高混凝土塔有丹麥的大帶橋東橋,索塔高度為254m。蘇通大橋混凝土塔高300m,施工難度相對(duì)較大,其主要施工技術(shù)難點(diǎn)有:索塔的施工控制、索塔施工的模板系統(tǒng)和支架結(jié)構(gòu)形式、主塔混凝土施工工藝、關(guān)鍵施工設(shè)備的技術(shù)要求等,經(jīng)過研究技術(shù)上均是可行的,并提出了指導(dǎo)性解決方案。

(3)主橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工。

??主橋結(jié)構(gòu)體系研究。

對(duì)縱向全飄浮、索塔處設(shè)豎向支座、索塔處設(shè)縱向彈性約束和塔梁固結(jié)等不同結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了分析比較,經(jīng)過調(diào)研、分析、比較,蘇通大橋采用的結(jié)構(gòu)體系為:索塔與主梁之間僅設(shè)置橫向抗風(fēng)支座和縱向帶限位功能的粘滯阻尼器(F=CVa),不設(shè)豎向支座。粘滯阻尼器對(duì)脈動(dòng)風(fēng)、剎車和地震引起的動(dòng)荷載具有阻尼耗能作用,而對(duì)溫度和汽車引起的緩慢位移無約束。當(dāng)由靜風(fēng)、溫度和汽車引起的塔梁相對(duì)縱向位移在阻尼器設(shè)計(jì)行程以內(nèi)時(shí),不約束主梁運(yùn)動(dòng);超出行程時(shí),對(duì)主梁運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生約束作用。

主梁與過渡墩及輔助墩之間設(shè)置縱向滑動(dòng)支座,并限制橫向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

??主橋千米級(jí)斜拉橋非線性問題。

進(jìn)行了專題分析研究,結(jié)果表明蘇通大橋綜合效應(yīng)下非線性對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響程度在10～15%左右,這表明千米級(jí)斜拉橋設(shè)計(jì)利用現(xiàn)有設(shè)計(jì)手段控制結(jié)構(gòu)安全度是可行的,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全可以控制在安全范圍之內(nèi)。但在施工階段非線性因素對(duì)結(jié)構(gòu)變形和索力的影響仍應(yīng)引起充分重視,應(yīng)按照非線性理論進(jìn)行詳細(xì)分析和施工控制。

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性,設(shè)計(jì)中一方面引進(jìn)了專門的計(jì)算分析程序進(jìn)行計(jì)算(如奧地利TDV公司的RM2000軟件和韓國(guó)MIDAS的MIDAS軟件等),并采用不同程序相互校核;另一方面也委托國(guó)外有類似工程經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)咨詢審查單位如丹麥COWI公司等,采用不同的程序和方法進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算。

??主橋施工和運(yùn)營(yíng)階段抗風(fēng)穩(wěn)定性問題。

蘇通大橋抗風(fēng)穩(wěn)定性問題是決定蘇通大橋安全的關(guān)鍵因素之一,設(shè)計(jì)中通過采用國(guó)際上最先進(jìn)的數(shù)值風(fēng)洞模擬計(jì)算方法,對(duì)索塔、斜拉索和鋼箱梁斷面進(jìn)行選型比較,盡量降低結(jié)構(gòu)的風(fēng)阻系數(shù),減小風(fēng)荷載,并通過數(shù)值風(fēng)洞進(jìn)行詳細(xì)模擬計(jì)算分析、建立節(jié)段模型(包括大比例高雷諾數(shù)節(jié)段模型)和全橋模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn),驗(yàn)證施工和成橋階段各種不利工況下的靜力、動(dòng)力穩(wěn)定性和風(fēng)荷載參數(shù)。

結(jié)構(gòu)上還采取構(gòu)造措施提高抗風(fēng)穩(wěn)定性,如在主梁上安裝導(dǎo)流板,施工過程中設(shè)置臨時(shí)墩等,這些措施都已在國(guó)內(nèi)外大跨徑斜拉橋上應(yīng)用,被證明是行之有效的方法。根據(jù)研究和分析,蘇通大橋主橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性均能保證,抗風(fēng)性能很好,具有較高的安全度。

??主橋上部結(jié)構(gòu)架設(shè)問題。

蘇通大橋主橋橋面高度在水面70m以上,單塊重量達(dá)420t,對(duì)施工設(shè)備有較高要求。施工周期長(zhǎng),尤其是最大單懸臂長(zhǎng)度達(dá)540m,施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。由于存在一定的非線性影響,主梁架設(shè)過程中索力與線形控制也是需要重點(diǎn)研究的問題。