1．概況
南京長江三橋位于南京長江大橋上游19km處的大勝關(guān)，東距長江入?？?50km，全長15.6km。其中跨江大橋長4744m，主橋為主跨648m米的雙塔雙索面鋼塔鋼箱梁斜拉橋（圖1、圖2）。
圖1 南京長江三橋全景
圖2 大橋夜景
橋位處江面寬度2450m，南塔水深42m，設(shè)計流量102500m3/s，流速2.9m/s，最大沖刷深度24.7m。年平均氣溫15.3℃，平均降雨量1031.3mm，夏季受臺風影響。橋址處為長江沖積漫灘平原，平緩而開闊，河床斷面呈不對稱“V”形；覆蓋層40m,基巖為泥巖。
大橋為六車道高速公路標準，設(shè)計速度100km/h；橋面寬度32.0m；設(shè)計風速31.7m/s；船舶撞擊荷載：順水流方向27000kN，橫水流方向13500kN；地震基本烈度7度；通航凈高24m，凈寬不小于490m。
2．主橋結(jié)構(gòu)
主橋為雙塔雙索面五跨連續(xù)鋼箱梁斜拉橋，跨徑為63+257+648+257+63＝1288m(圖3)，半漂浮結(jié)構(gòu)體系，縱向采用非線性約束裝置，用于限制活載及強風作用下主梁縱向漂移及抗震消能。主塔采用“人”字的鋼塔塔身。
圖3 橋型布置圖（單位：cm）
?。?）索塔基礎(chǔ)
南、北塔承臺呈啞鈴型，平面尺寸84.00m（橫橋向）×29.00m（順橋向），南塔承臺厚7.50m，封底混凝土厚4.60 m；北塔承臺厚7.00m，封底混凝土厚3.60 m。承臺圓形部分的直徑為26.00m，系梁寬10.80m。每個基礎(chǔ)采用30根鉆孔灌注樁，南塔基礎(chǔ)，圓形部分采用12根直徑3.00m的樁，樁長85m，系梁部分采用6根直徑為2.50m的樁，樁長80m，持力層為微風化泥巖。北塔基礎(chǔ)：樁直徑均為2.50m, 每個圓形部分采用12根，系梁部分采用6根，樁長82m，持力層為微風化泥巖。南塔基礎(chǔ)距深泓180m ，常水位水深42m，流速2.9m/s，覆蓋層厚40m，采用常規(guī)高樁承臺施工方法，風險大，根據(jù)海洋地質(zhì)鉆探平船工作原理，首次采用將高樁承臺基礎(chǔ)施工過程中鉆孔用的鋼護筒和圍水用的鋼套箱有機結(jié)合，充分利用體積龐大的鋼套箱所提供的空間結(jié)構(gòu)剛度及其良好的自浮能力和鉆孔用鋼護筒的較大的自身剛度，形成穩(wěn)定的深水鉆孔灌注樁施工平臺。使高樁承臺基礎(chǔ)施工過程中不可缺少的構(gòu)件發(fā)揮了自身的作用，具有更廣泛的用途。同時還可簡化常規(guī)施工流程，節(jié)約施工用材和周期。南塔承臺鋼套箱高22.1m，用鋼3100t (圖4)。北索塔承臺采用無底鋼套箱施工，為雙壁自浮式結(jié)構(gòu)，高19.1m, 用鋼1790t。
圖4 南塔基礎(chǔ)構(gòu)造
?。?）索塔
主塔采用“人”字的鋼塔塔身，塔柱外側(cè)圓曲線部分半徑720m，（圖5）。主塔高215m，設(shè)四道橫梁，下塔柱及下橫梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。下塔柱高36.32m，塔柱截面橫橋向?qū)挾葹?.2～8.4m，順橋向?qū)挾葹?.0～12.0m。下塔柱以上部分為鋼結(jié)構(gòu)，鋼塔柱高178.68m，截面尺寸上下相等，橫橋向?qū)?.0m，順橋向?qū)?.8m（圖6）。除鋼混結(jié)合段外，一個鋼塔柱共分21個節(jié)段，節(jié)段長7.7～11.42m，一個節(jié)段的最大吊重不超過160噸，鋼塔總重12000噸。鋼塔柱采用Q370qD鋼，壁板厚30～48mm，腹板厚32mm，壁板加勁肋厚22～24mm，腹板加勁肋厚24mm，橫隔板厚14mm，橫隔板加勁肋厚10mm。橋址水位變化高差9m，水位變化區(qū)段對鋼結(jié)構(gòu)長期防護是一個難題，同時考慮到船舶撞擊等因素，將鋼混結(jié)合段設(shè)置在主塔剛度較大的下塔柱與下橫梁交匯區(qū)。主塔鋼混結(jié)合段單肢混凝土頂面尺寸為8.0×6.2m，單肢鋼塔柱通過鋼混結(jié)合段傳入下塔柱的軸向力為12000t。選擇何種剪力連接器將軸力均勻傳入混凝土中，選取‘鋼筋混凝土棒剪力鍵群’作為傳遞剪力的連接器（圖7）。試驗和計算分析表明：該剪力鍵具有承載能力高，線性階段剛度大，抗疲勞性能好，破壞階段延性好、施工質(zhì)量容易得到保證等顯著優(yōu)點。鋼塔柱T1節(jié)段采用1200t浮吊吊裝，其它節(jié)段采用法國POTAIN公司生產(chǎn)的MD塔機吊裝（圖8）。
圖5 鋼索塔構(gòu)造（單位：mm）
圖6 鋼塔柱標準斷面
圖7 鋼混結(jié)合段
圖8 塔柱吊裝圖片
（3）主梁
圖9 鋼箱梁(單位：mm)
鋼箱梁采用正交異性板流線型扁平鋼箱梁（圖9），梁高3.2m，寬（含風嘴）37.2m；頂板厚14mm（緊急停車帶及重車道板厚16mm），U形加勁肋厚8mm；底板厚12 mm（輔助墩附近及索塔處支座附近板厚14mm），U形加勁肋厚6mm；腹板厚30mm，斜拉索的錨箱焊接于腹板上。鋼箱梁標準梁段長15m，內(nèi)設(shè)4道實體式橫隔板，間距3.75m，斜拉索處橫隔板厚12mm（局部加厚至16mm），其余橫隔板厚10mm。梁內(nèi)設(shè)縱隔板2道，除支座等局部區(qū)域為實體式外，其余均為桁架式，橫向間距15.2m。實體式縱隔板板厚20mm（局部厚為24mm、16mm）；桁架式縱隔板上下弦桿為T形截面，斜桿直徑φ203 mm、壁厚6.5mm的圓鋼管。全橋鋼箱梁劃分89個梁段，梁段長度6~15m，梁段最大吊重255t。梁段間工地接縫除頂板U形加勁肋和縱隔板弦桿采用高強螺栓連接外，其余部分均為焊接。
（4）斜拉索
斜拉索采用高強度平行鋼絲外擠包高密度聚乙烯防腐材料，全橋共8×21對拉索，最小型號拉索7-109，最大型號拉索7-241。斜拉索表面設(shè)有雙螺旋線，以減小風雨致振動。斜拉索的減振采用外置阻尼器、減振橡膠塊及防風雨振雙螺旋線共同作用的方式。
?。?）主梁架設(shè)和施工控制
圖10 橋面吊機懸拼施工
主梁架設(shè)的施工控制基于大型通用有限元程序Ansys®進行，考慮幾何非線性和主梁剪切變形的影響，取得了較好的控制效果（圖10）。
3．主要技術(shù)特點和創(chuàng)新點
?。?）首次研究解決了大型橋梁曲線形鋼塔設(shè)計、制造、安裝中的關(guān)鍵技術(shù)問題。
（2）對箱形鋼塔柱截面進行氣動選型，通過風洞試驗選擇最佳切角處理，以抑制可能發(fā)生的馳振和渦振。
?。?）對鋼混結(jié)合段傳力機理進行了足尺和縮尺試驗研究，采用鋼筋混凝土柱剪力鍵作為傳遞荷載主要構(gòu)件，改善了結(jié)合段三向受壓狀態(tài)的結(jié)構(gòu)力學性能。
?。?）開發(fā)研制了專用組裝胎架和施焊方法，控制鋼塔柱節(jié)段制造中的曲線線形，實現(xiàn)了曲線形鋼塔的制造。
?。?）開發(fā)了激光跟蹤測量技術(shù)、計算機控制技術(shù)和液壓技術(shù)于一體的大型工件找正和精密加工技術(shù)。
?。?）對鋼塔柱安裝過程中的抗風性能進行研究，采用TMD、TLD阻尼器制振措施，抑制了渦激振動。
?。?）與國外合作，成功研制了MD3600大型塔吊，完成了大型鋼塔柱節(jié)段吊裝。
?。?）在深水基礎(chǔ)方面采用全新的設(shè)計施工理念，首次采用鋼護筒、鋼套箱組合剛構(gòu)鉆孔平臺體系進行深水基礎(chǔ)施工，創(chuàng)造性地利用鋼套箱的結(jié)構(gòu)剛度、自浮能力和鋼護筒的自身剛度，共同形成穩(wěn)定的深水鉆孔樁施工平臺。將臨時施工結(jié)構(gòu)與永久結(jié)構(gòu)合二為一，避免了深水基礎(chǔ)著巖等難題，減少了施工期基礎(chǔ)局部沖刷深度，提高了基礎(chǔ)施工的安全度，大大縮短了工期。
該橋獲國際橋梁會議（IBC）頒發(fā)的古期夫斯•林德恩斯獎。
4．有關(guān)資料
橋 名：南京長江三橋
橋 型：雙塔雙索面鋼塔鋼箱梁斜拉橋
跨 徑：648m
橋 址：南京市
設(shè)計單位：中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司
施工單位：湖南路橋建設(shè)集團公司，中交第二航務(wù)工程局有限公司、中鐵寶橋股份有限公司、中鐵山橋股份有限公司、上海浦江纜索股份有限公司
混凝土用量：145000m3（主橋）
鋼材用量：56000t（主橋）
造 價：14.95億元（主橋）
建成日期：2005年10月
