南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋
2016-10-11 
   
   1.概況

   圖1  橋位地理位置    

   南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋位于長(zhǎng)江下游的南京大勝關(guān)河段,到長(zhǎng)江入??诩s350km,在既有南京長(zhǎng)江大橋上游約20km,距已建成南京三橋上游1.55km(圖1)。

   兩岸防洪大堤之間寬約2.8km,橋址處常水位長(zhǎng)江河道寬約1.6km。多年平均水位+3.65m,歷年最高水位8.78m,歷年最低水位-0.03m。洪水期主流表面最大流速為2.28m/s;中水期主流表面最大流速為2.75 m/s。

   武漢為典型季節(jié)性氣候,歷史最高氣溫43℃、最低氣溫14.2℃,多年平均氣溫15.4℃;臺(tái)風(fēng)影響集中在5~11月,江面最大風(fēng)力達(dá)7~9級(jí); 春季風(fēng)和日麗,6月前后為梅雨季節(jié);夏季天氣炎熱,雨水充沛集中,年最大降雨量達(dá)1266mm;秋季秋高氣爽,晝夜溫差較大;冬季天氣晴朗,寒冷干燥。

   橋位區(qū)域地貌自北岸向長(zhǎng)江水域依次為崗地、長(zhǎng)江高漫灘,南岸地勢(shì)開(kāi)闊,地形平坦。橋位區(qū)域河段順直,航槽、岸線穩(wěn)定,水文地質(zhì)條件好。設(shè)計(jì)最高通航水位為8.78m(黃海高程),設(shè)計(jì)最低通航水位為0.22m,橋梁通航凈空高度不低于24m,通航凈空寬度、單孔單向不小于280m,單孔雙向不小于490m。主墩所在的大勝關(guān)水深流急,百年一遇洪水位為+8.65m,二十年一遇洪水位+7.99m。

   橋址區(qū)屬下?lián)P子地層區(qū),寧鎮(zhèn)—江浦地層小區(qū)。長(zhǎng)江河道內(nèi)覆蓋層主要由粉、細(xì)、中、粗、礫砂及圓礫土層組成,厚度從38米至65米。巖面在-64.0~-57.0m間,基巖為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化泥巖,微風(fēng)化巖面高程在-58.0~-64.0m之間。地震基本烈度為7度。

   南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋全長(zhǎng)約9.27km,主橋六跨連續(xù)鋼桁梁拱橋中,主跨2×336m連拱為世界同類(lèi)橋梁最大跨度(圖2)。橋上按六線布置:分別為京滬高速鐵路雙線、滬漢蓉鐵路雙線和南京地鐵雙線。其中高速鐵路的設(shè)計(jì)行車(chē)速度300km/h,設(shè)計(jì)荷載為ZK活載;滬漢蓉鐵路為I級(jí)干線,客貨共線,客運(yùn)列車(chē)設(shè)計(jì)行車(chē)速度200km/h,設(shè)計(jì)荷載為中-活載;南京地鐵行車(chē)速度80km/h,設(shè)計(jì)荷載為B型車(chē)輛活載。  

   圖2 南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋效果
 
   2 主橋結(jié)構(gòu)

   主橋?yàn)榱邕B續(xù)鋼桁拱橋,跨度布置為108m+192m+336m+336m+192m+108m(圖3)。拱矢高84m,矢跨比1/4,跨中拱頂處桁高12m,支點(diǎn)處桁高53m,邊跨鋼桁連續(xù)梁桁高16m,節(jié)間長(zhǎng)12m。

   圖3  橋型布置
 
   主橋?yàn)榭臻g三桁結(jié)構(gòu),相鄰兩片主桁間距15m,桁寬30m,四線鐵路合建于桁內(nèi),滬漢蓉和京滬客運(yùn)專(zhuān)線分置于中桁上下游側(cè),南京地鐵外掛于主桁懸臂上,橋面全寬41.6m(圖4)。

   圖4 橫斷面布置

   (1)主桁設(shè)計(jì)

   上弦桿采用箱形截面,內(nèi)寬600~1400mm,內(nèi)高800~1400mm,板最厚52mm。下弦桿采用箱形截面,內(nèi)寬600~1400mm,內(nèi)高1200~1416mm,板最厚52mm。拱肋采用箱形帶肋截面,最大截面1400x1820mm,板最厚52mm。腹桿采用箱形和工形截面。

   (2)橋面設(shè)計(jì)

   鐵路橋面采用與下弦連接的正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)處設(shè)置橫梁,節(jié)間每隔3m設(shè)置一道橫肋,軌道下設(shè)置縱梁。橫梁高2m,橫肋高1.2m,縱梁高500mm,橋面板厚16mm,板下設(shè)置U肋,間距600~700mm。

   (3)材料

   主桁一般桿件以及橋面系構(gòu)件采用Q370qE材質(zhì)的鋼材。拱肋桿件超過(guò)40MN的受壓桿件及節(jié)點(diǎn)板采用新研制的Q420qE高強(qiáng)鋼材。聯(lián)結(jié)系桿件及輕軌縱梁、托架選用Q345qD鋼材。 

   (4)下部結(jié)構(gòu)

   三個(gè)主墩基礎(chǔ)采用46根φ2.8m的鉆孔樁基礎(chǔ),圓端形高樁承臺(tái)平面尺寸為34×76m,墩身為12×40m園端形空心墩,單箱雙室截面,壁厚1.5~2.0m,在順橋向中部設(shè)豎隔墻。邊墩、輔助墩均采用φ2.5m鉆孔樁基礎(chǔ),邊墩采用雙幅矩形空心框架墩身(圖5、6)。

   圖5  基礎(chǔ)示意圖

   圖6 10#墩結(jié)構(gòu)(cm)
 
   (5)施工

   1)基礎(chǔ)施工`

   6#、7#、8#主墩基礎(chǔ)均采用雙壁鋼圍堰+錨碇無(wú)導(dǎo)向船定位的施工方案, 其中6#墩采用雙壁鋼套箱圍堰施工,7#、8`#墩采用雙壁鋼吊箱圍堰施工,6#、8#墩圍堰分次接高,7#墩圍堰整體一次接高。雙壁鋼圍堰岸上制作,氣囊法下水、浮運(yùn)至墩位,利用錨碇系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)初、精定位,插打16根定位鋼護(hù)筒,圍堰掛樁完成體系轉(zhuǎn)換。先期進(jìn)行鉆孔樁施工,鉆孔樁完成后,圍堰接高并下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高二次掛樁,圍堰內(nèi)封底、抽水,進(jìn)行承臺(tái)、墩座施工。見(jiàn)圖7、8、9。

   3#~5#、9#墩施工方案是先建立施工平臺(tái),進(jìn)行鉆孔樁施工,鉆孔樁完成后,整體吊裝雙壁鋼圍堰,圍堰內(nèi)封底、抽水,進(jìn)行承臺(tái)、墩身施工。

   圖7  基礎(chǔ)圍堰施工

   圖8  8#鋼筋籠下放

   圖9  10#墩翻模施工
 
   2)鋼梁架設(shè)

   主橋上部結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼桁系桿拱,桁寬30.0m,采用三片桁架,變節(jié)間布置,除3個(gè)主墩墩頂采用4個(gè)15m節(jié)間,其余均為12m節(jié)間。

   主桁構(gòu)件材質(zhì)采用新Q420qE鋼和Q370qE鋼,橋面系采用Q370qE鋼,聯(lián)結(jié)系、輕軌采用Q345qD鋼,輔助結(jié)構(gòu)采用Q235B。主桁桿件共有1734根,主桁弦桿采用整體節(jié)點(diǎn),最大桿件重約116t,全橋鋼梁重82308t。

   由于桁拱相鄰節(jié)間存在一定的夾角,主桁軸線為折線桿件。

   主橋鋼梁架設(shè)采用從兩側(cè)往跨中架設(shè)、跨中合攏的總體方案。北側(cè)從4#墩向6#墩,南側(cè)從10#墩向8#墩方向架設(shè);6#、7#、8#主墩墩頂4個(gè)節(jié)間在墩旁托架上架設(shè),其余節(jié)間鋼梁均為雙懸臂架設(shè);6#、8#墩各設(shè)吊索塔架一座,7#墩設(shè)三層平索輔助架梁。鋼桁拱共設(shè)4個(gè)合攏口,南北兩側(cè)192m 邊跨各一個(gè),兩孔336m主跨各一個(gè); 192m邊跨合攏口設(shè)在該跨的第8節(jié)間, 336m主跨合攏口均位于跨中。全橋鋼梁合攏口均采用雙懸臂合攏,合攏順序是先兩側(cè)192m 邊跨,之后再安裝合攏兩個(gè)336m 主跨(圖10)。

   4#~0#墩兩聯(lián)2x84m鋼梁在5#~6#墩192m邊跨合龍后,架梁吊機(jī)調(diào)轉(zhuǎn)回4#墩,從4#墩向0#墩方向全懸臂架設(shè),直至完成兩聯(lián)2x84m鋼梁架設(shè)。

   拱桁鋼梁懸臂安裝順序先下弦系桿,后拱下弦、上弦,最后安裝吊桿。

   平弦鋼梁伸臂安裝順序先主桁桿件,待各片主桁的三角形閉合后再安裝橋面。橋面板分塊隨下弦在本節(jié)間安裝,先栓接,后焊接,焊接時(shí)先橫縫,后縱縫。

   圖10 鋼梁架設(shè)合攏方案
 
   3.主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

   南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋是京滬鐵路客運(yùn)專(zhuān)線的控制性工程,具有“高速、大跨、重載”的工程技術(shù)特點(diǎn),采用一系列新材料、新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新工藝等工程措施。

   (1)高速:本橋設(shè)計(jì)速度300km/h,在世界高速鐵路橋梁中處于先進(jìn)水平。由于采用了結(jié)構(gòu)剛度較大的六跨連續(xù)鋼桁梁拱橋,滿(mǎn)足了高速列車(chē)運(yùn)營(yíng)的安全性與舒適性要求。

   (2)大跨:本橋主跨336m,在300km/h的設(shè)計(jì)時(shí)速條件下,為世界最大跨度的鐵路橋梁。

   (3)重載:本橋承載兩線高速鐵路、兩線Ⅰ級(jí)鐵路、兩線南京地鐵共六線軌道交通荷載,為世界上設(shè)計(jì)荷載最高的高速鐵路橋梁。

   (4)新材料:本橋采用了新研制的屈服強(qiáng)度達(dá)到570Mpa的新型鋼材。新材料為超低炭貝氏體鋼,含炭量低,與國(guó)內(nèi)已采用的橋梁結(jié)構(gòu)鋼相比,具有強(qiáng)度高、沖擊韌性好、可焊性及疲勞性能更好的特性。

   (5)新結(jié)構(gòu):采用三主桁結(jié)構(gòu),多線鐵路位于同層橋面,解決了大跨度橋梁的橫向剛度難題,同時(shí)又合理處理了寬橋面橫向構(gòu)件受力問(wèn)題;采用了與主桁下弦相結(jié)合的正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu),上鋪道碴軌道結(jié)構(gòu),形成了抑振質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)阻尼大、整體性好且較為平順的軌道支承結(jié)構(gòu),高速列車(chē)性能優(yōu)異。

   (6)新設(shè)備:本橋在設(shè)計(jì)中采用了伸縮量800mm的軌道伸縮調(diào)節(jié)器和梁端伸縮裝置;17000t的大噸位球型支座;基礎(chǔ)采用了防撞設(shè)施可以消弱船舶撞擊能量能、又可保護(hù)橋梁基礎(chǔ)和通航船舶航行安全。

   (7)新工藝:主橋深水基礎(chǔ)采用了無(wú)導(dǎo)向船的雙壁自浮式圍堰平臺(tái)施工方案,利用大型吊裝設(shè)備實(shí)施重型構(gòu)件安裝,采用吊索塔架輔助鋼桁拱合攏,整體橋面分塊制造、工地栓焊。

   4.有關(guān)資料

   橋  名:南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋

   橋  型: 六跨連續(xù)鋼桁拱橋

   跨  徑: 主跨2×336m

   橋  址:江蘇省南京市

   設(shè)計(jì)單位:中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司

   施工單位:中鐵大橋局集團(tuán)有限公司 

   中鐵山橋集團(tuán)有限公司

   中鐵寶橋股份有限公司

   中鐵大橋局集團(tuán)第七工程有限公司

   混凝土用量:1225000 m3

   主橋用鋼量:78000t 

   造  價(jià):46.4億元 

   預(yù)計(jì)建成日期:2009年11月

   
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