南京长江第二大桥北汊大桥总体设计(一)

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摘要：南京长江第二大桥北汊大桥为预应力混凝土连续箱梁桥，主桥为90+3*165+90（m）的三向预应力变截面连续箱梁，全桥长2172m，本文介绍北汊大桥总体设计。

关键词：南京长江二桥 北汊桥 总体设计

一、概述

南京长江第二大桥位于现南京长江大桥下游11km，是南京长江河段南北过境高速公路上的重要桥梁，目前正顺利进行上部构造悬浇施工，计划于2001年7月1日建成通车。

1.桥位

南京长江第二大桥北汊大桥桥址所在八卦洲河道属长江下游南京河段，河道近于东西走向，桥址处河段为微弯分汊型，平面型态宽窄相间，北汊河道弯曲，长约21.7km，北汊大桥即位于北汊中段，北起大厂区张营村，南止八卦洲三道湾。桥址处南、北岸均构筑了长江达标防洪堤，堤间距离 1287m，高程约 9.5m（黄海），主河槽宽近 1000m，北高南低，河床标高1.51～7.68m，深泓偏南，常水位时最大水深13.15m，北汊河道经多年整治、建堤，河势基本稳定。北汊航道为扬子石化等"五大家族"专用航道，通行3000t船舶。航道宽580～600m，中心位于 k14+750，桥轴线与北汊主流、航道正交，两端接线顺适均衡，总体配合良好。

2.水文

北汊大桥水文计算分析成果：

设计流量（300年一遇）22000m3／s

设计水位 9.20m

设计流速 1.59m／s

一般冲刷 4.36m

局部冲刷 主墩13.70m，过渡墩12．40m

最大冲刷深度 主墩 18.60m，过渡墩 16.76m

建议施工水位 7.0m（频率1／15）

3.气象

南京属北亚热带向中亚热带过渡气候区，四季分明，冬冷夏热，温差较大，春季风和日丽，夏季炎热，雨量充沛，秋季秋高气爽，冬季天气晴朗，寒冷干燥。

桥址处江面以上 28m高，百年一遇 10min平均最大风速 34.4m／s。

4.地震、地质

经桥址地震危险性分析，桥址使用期50年，超越概率10％，基岩地震水平加速度为0.0825g，场地为Ⅲ类场地土。

桥址主河槽及两岸漫滩广泛分布第四系覆盖层，其厚度在河槽中约28～38m，岩性以粉细砂为主，零星分布淤泥质亚粘土、亚沙土和薄层亚粘土；两岸漫摊分布连续性较差，厚度5m左右，以亚粘土为主，其次为淤泥质亚粘土、亚砂土和细砂。其下分布约lm厚的含卵砾石及砾砂直接覆盖于下伏基岩之上。桥址区下伏基岩属白垩系上统浦口组综红色泥岩、钙质泥岩及粉砂岩，岩石层理发育，相变及尖灭频繁，由于组成岩石的矿物成分和胶结程序不同。岩体物理力学性质差异较大。

二、主要技求指标

按六车道高速公路特大桥设计：

设计行车速度 100km／h

桥梁宽度 32m

设计荷载 汽车-超20级，挂车-120

设计风速 30.4m／s

地震基本烈度 Ⅶ度

船舶撞击荷载 顺水流方向20000kN，横水流方向10000kN

通航净空 净宽≥125m，净高18m

设计最高通航水位 8.10m

设计最低通航水位 -0．4lm（通航保证率99％）

设计洪水频率 1/300

桥梁最大纵坡 不大于3％

三、桥梁总体设计

1.总体设计原则

综合考虑桥址地形、地物、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、造型美观、施工方便可行，使用安全耐久，以期达到总体安全、适用、经济合理之目的。具体操作中，对于主桥侧重于先进性、引桥则侧重于经济往来进行桥型方案选择及桥孔布设。

2．桥型方案及总体布置

桥跨总体布置中，重点考虑下述因素：

・两岸均已建成长江南京河段达标大堤，为堤防安全，应避开大堤设墩，并留以足够的安全距离，确保施工及运营期大堤安全。

・考虑北汊航道航迹及其中心位置，尽可能使主桥中心与航道中心一致，并使主桥通航桥孔覆盖航迹范围，主桥不少于两个通航孔，从利于通航和美学考虑，布置了三孔通航孔。

・尽量减少深水基础，以缩短工期、节省投资。

・主桥边中跨比大小，既考虑结构合理受力，也考虑方便施工。考虑到一座大跨经PC连续梁或连续刚构在边路近边支点梁段裂缝的经验教训，本桥主桥设计中，适当减小了边孔跨径，降低边、中跨径比，以期尽量减小边跨主拉应力，避免裂缝产生，并有利于施工。

・桥址下伏基岩埋深不大，岩面平整。

・漫滩中引桥适当采用稍大的跨径，这一跨径应能跨越两岸江堤，堤内引桥则以经济跨径布设。

・按照软土路基允许最大填土高度要求，桥头路堤填土高控制在5m以内。

综合考虑上述诸因素，在初步设计和技术设计阶段，主桥拟定了90+3*165+90m和105＋3*180＋105m两种跨径组合的预应力变截面连续箱梁和连续刚构方案进行了同深度的技术经济比较。结果认为，主孔165m的布孔方案已基本覆盖了航迹范围，满足通航及防洪要求，且大跨径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，断面抗扭刚度大，抗震性能好，主墩刚度相对较大，抵抗航舶撞击能力较强，全桥型线简洁大方，施工难度不大，养护维修方便，造价适度，经专家审查和交通部批准，同意北汊主桥采用主跨165m的五跨预应力混凝土连续箱梁方案。

最终北汊大桥桥跨总体布设方案为：

主桥 9（）＋3 X 165m＋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 2172m。

主桥桥面标高，按两次边孔在最高通航水位以上留有通航净高18m考虑，桥面以主桥中心对称设置2．957％的双向纵坡，并没半径16000m的凸型竖曲线，为改善大桥景观，展示大桥结构造型美感，在大桥南、北引桥分别设置了半径为8000m和4136m的平曲线。