主墩为整体式基础,采用42根D280cm/D250cm钻孔灌注桩基础,梅花形布置;北主墩桩长为104.3m,南主墩桩长为115.3m。承台平面尺寸4960cm×3320cm,厚度为700cm。

过渡墩为分离式基础,采用9根(一幅桥)D180cm钻孔灌注桩基础,行列式布置。桩长110m,承台平面尺寸1400cm×1400cm,厚度400cm。

所有钻孔灌注桩均按摩擦桩设计,主墩钻孔桩基础应进行桩底注浆以改善受力性能,提高桩基承载能力和基础的整体刚度。

(3)引桥。

??30m跨径连续梁桥。

采用12孔一联跨径30m预应力混凝土等截面连续箱梁,上下行分幅布置,单箱单室斜腹板断面;箱梁顶宽16.4m,底宽7.5m;梁高1.8m;箱内顶板最小厚度0.25m,腹板标准厚度0.4m,底板标准厚度0.25m;箱梁在墩顶截面设1.2m厚中横梁,—7—

箱梁为双向预应力混凝土结构,除布置纵向预应力束外,在桥面板内设置了横向预应力束。

下部结构上下行分幅布置,采用矩形薄壁墩身,并设置装饰性凹槽,截面尺寸除12号过渡墩为750cm×290cm外,其他均为750cm×140cm;采用矩形分离式承台,顶面位于地面以下10cm,平面尺寸为850cm×520cm,厚度除12号过渡墩为250cm外,其他均为200cm;基础采用4D120cm钻孔灌注桩,按摩擦桩设计,桩长66.3～71.5m;采用埋置式桥台,单幅桥设置3D150cm钻孔灌注桩,按摩擦桩设计,桩长约56m。

??50m跨径连续梁桥。

北引桥和南引桥50m跨径预应力混凝土等截面连续箱梁各有33孔,分成3联,每联11孔,上下行分幅布置,单箱单室斜腹板断面;箱梁顶宽16.4m,底宽6.5m;梁高2.8m;箱内顶板最小厚度0.25m,腹板标准厚度0.5m,底板标准厚度0.25m;箱梁在墩顶截面设1.2m厚中横梁,梁端设1.0m厚端横梁。

箱梁为双向预应力混凝土结构,除布置纵向预应力束外,在桥面板内设置了横向预应力束。下部结构上下行分幅布置。采用矩形薄壁墩身,横桥向宽为650cm,纵桥向厚根据墩受力不同分别为250cm、290cm、320cm、340cm,离岸较近的墩设置了装饰性凹槽;采用矩形分离式承台,岸上承台顶面位于地面以下10cm,水中承台顶面标高确定原则为:最低通航设计水位时,桩头不露出水面。根据不同受力,采用5D150cm或6D150cm钻孔灌注桩基础,按摩擦桩设计,桩长约70m。

??75m跨径连续梁桥。

北引桥75m跨分两联,跨径布置为:50m+9×75m和10×75m;辅桥75m跨共1联,跨径布置为:5×75m,为预应力混凝土等截面连续箱梁,采用上下行分幅布置,单箱单室斜腹板断面;箱梁顶板宽16.4m,底板宽6.5m;腹板厚度从90cm变化至40cm;顶底板厚度均为25cm;翼缘长3.95m;梁高4m;在墩顶设3m厚中横梁,梁端设端横梁,其余部位均不设横隔梁。

箱梁为双向预应力混凝土结构,除布置纵向预应力束外,在桥面板内设置了横向预应力束。纵向预应力采用体内体外相结合的方式布置。上部结构采用节段预制、架桥机悬拼工法进行施工,箱梁为预制

公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2004年　第7期　　—8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　—

用横梁式。

下部结构上下行分幅布置。采用矩形薄壁墩身,横桥向宽为650cm,纵桥向厚根据墩受力不同分别为420cm、450cm;采用矩形分离式承台,平面尺寸为

1100cm×1200cm和1200cm×1200cm两种,顶面标高确定原则为:最低通航设计水位时,桩头不露出水面。根据不同受力,采用8D180cm或9D180cm钻孔灌注桩基础,按摩擦桩设计,桩长约90m。

(4)桥面系及附属工程。??护栏。

主桥外侧和中央护栏均采用金属梁柱式护栏。其他部分桥面外侧防撞护栏采用组合式护栏,中央护栏采用金属梁柱式护栏。防撞等级为PL3级。??桥面铺装。

主桥行车道桥面铺装为厚度5.5cm的环氧沥青混凝土,检修道铺设厚度3.0cm的塑胶类材料或沥青砂。桥面铺装的材料及施工工艺应通过专题研究确定。其他部分桥面铺装由8cm厚SMA-13沥青混凝土和5cm厚防水混凝土调平层组成,沥青混凝土和防水混凝土所用的原材料、配合比、性能、工艺等应进行全面试验研究后择优选用。

??伸缩缝。

均采用模数式伸缩缝,规格为D160、D480、D560、D640。主桥南北两端各设伸缩缝一道,其不受约束的伸缩量为±1.3m。

??支座。

支座采用带剪力销的减震型球形钢支座。在海洋大气腐蚀环境下正常使用寿命不小于50年,支座应设置内置式调高结构便于维护和更换,同时具有可靠的密封装置。

??检查车。

主桥共设8台检查车,除主跨设2台外,其他每跨各设1台。根据主梁结构形式,采用悬挂式吊车方案,轨道设在钢箱梁底板上。桥梁检查车主要由桁架和驱动机构所组成。

??塔内爬梯和电梯。

索塔上、下游塔柱内侧自标高15.6m至中横梁225.9m设置了检修爬梯及检修平台,上塔柱在钢锚箱两侧设置了不同形式的爬梯直接通向塔顶,便于对塔身内壁结构和钢锚箱进行监测、检查、维护等工作。此外,索塔上、下塔柱内设置了检修电梯。

??检修平台。

联之间过渡墩顶均设置了钢制检修平台。

??其他。

主桥钢箱梁内和索塔上塔柱钢锚箱区段,均设置了除湿系统。除较完善的交通工程及附属设施外,

大桥还考虑了景观照明和桥梁健康监测系统。5　关键技术问题研究

针对苏通大桥建设条件、设计与施工方面的特点和难点,开展了大量的关键技术问题研究。5.1　关于建设条件

针对苏通大桥建设条件的特点和难点,通过大量的资料调查和建设条件方面的专题研究,摸清其特点,掌握可靠的数据,为设计、施工提供准确的资料。几年来组织进行了近30项专题研究,取得了大量成果。设计、施工中,注意认真分析、理解建设条件,进行结构设计、优化和比较,以保证设计与施工方案安全、可靠、合理。

5.2　关于设计与施工

(1)主桥超大规模深水基础的设计与施工。

??软弱土层条件下超长桩的承载力和提高承载力的有效措施研究。

结合地质详勘工作、试桩工作和有关资料调研分析,对有关设计参数合理分析和确定,结合试桩和理论分析,合理确定桩基承载力和提高承载力的有效措施,进行桩底注浆工艺研究、试验和设计等。

??大规模超长群桩基础的受力特性研究。

采用考虑桩土共同作用的数值模拟计算分析方法和离心物理模型试验方法进行研究,为设计提供参考依据。

??超长钻孔灌注桩施工工艺研究。

结合地质详勘工作、试桩工作和有关资料调研分析,合理确定和验证超长钻孔灌注桩施工工艺,制定专门的工艺规定,保证施工质量和承载力要求。

??基础防冲刷研究。

结合设计和施工,进行桥墩局部冲刷防护工程试验研究,进行专门的防护工程设计并组织实施,减少和控制冲刷影响。

(2)主桥超高索塔的设计与施工。

??钢锚箱设计及制造、安装。

苏通大桥索塔锚固方式采用钢锚箱结构,经研究技术上是可行的,但由于国内首次采用,设计施工经验尚显不足。为此,除进一步加强结构设计、计算分析

　2004年　第7期　　　　　　　　　　　　张喜刚:苏通大桥总体设计丹麦COWI公司加强技术交流和开展咨询审查。

??超高索塔施工阶段抗风问题。

随着索塔高度的增加,其抗风稳定性问题越来越突出,主要表现在索塔独立阶段存在风致振动问题和施工阶段的稳定性问题。

在风致振动方面,苏通大桥索塔采用钢筋混凝土结构,自重较大,空气动力稳定性要好于钢塔,通过风洞试验进行了专题研究和检验。在桥面架设阶段,通过计算分析进行对比,在适当位置设置临时墩,减少主梁架设时的双悬臂长度,确保索塔施工期安全。

??超高索塔的施工。

目前国内斜拉桥最高混凝土塔的施工经验是南京二桥,高度接近200m。国外斜拉桥最高混凝土塔有法国的Normandy桥,索塔高度为203m,悬索桥最高混凝土塔有丹麦的大带桥东桥,索塔高度为254m。苏通大桥混凝土塔高300m,施工难度相对较大,其主要施工技术难点有:索塔的施工控制、索塔施工的模板系统和支架结构形式、主塔混凝土施工工艺、关键施工设备的技术要求等,经过研究技术上均是可行的,并提出了指导性解决方案。

(3)主桥上部结构的设计与施工。

??主桥结构体系研究。

对纵向全飘浮、索塔处设竖向支座、索塔处设纵向弹性约束和塔梁固结等不同结构体系进行了分析比较,经过调研、分析、比较,苏通大桥采用的结构体系为:索塔与主梁之间仅设置横向抗风支座和纵向带限位功能的粘滞阻尼器(F=CVa),不设竖向支座。粘滞阻尼器对脉动风、刹车和地震引起的动荷载具有阻尼耗能作用,而对温度和汽车引起的缓慢位移无约束。当由静风、温度和汽车引起的塔梁相对纵向位移在阻尼器设计行程以内时,不约束主梁运动;超出行程时,对主梁运动产生约束作用。

主梁与过渡墩及辅助墩之间设置纵向滑动支座,并限制横向相对运动。

??主桥千米级斜拉桥非线性问题。

进行了专题分析研究,结果表明苏通大桥综合效应下非线性对结构应力的影响程度在10～15%左右,这表明千米级斜拉桥设计利用现有设计手段控制结构安全度是可行的,结构设计完全可以控制在安全范围之内。但在施工阶段非线性因素对结构变形和索力的影响仍应引起充分重视,应按照非线性理论进行详细分析和施工控制。

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性,设计中一方面引进了专门的计算分析程序进行计算(如奥地利TDV公司的RM2000软件和韩国MIDAS的MIDAS软件等),并采用不同程序相互校核;另一方面也委托国外有类似工程经验的设计咨询审查单位如丹麦COWI公司等,采用不同的程序和方法进行复核验算。

??主桥施工和运营阶段抗风稳定性问题。

苏通大桥抗风稳定性问题是决定苏通大桥安全的关键因素之一,设计中通过采用国际上最先进的数值风洞模拟计算方法,对索塔、斜拉索和钢箱梁断面进行选型比较,尽量降低结构的风阻系数,减小风荷载,并通过数值风洞进行详细模拟计算分析、建立节段模型(包括大比例高雷诺数节段模型)和全桥模型进行风洞试验,验证施工和成桥阶段各种不利工况下的静力、动力稳定性和风荷载参数。

结构上还采取构造措施提高抗风稳定性,如在主梁上安装导流板,施工过程中设置临时墩等,这些措施都已在国内外大跨径斜拉桥上应用,被证明是行之有效的方法。根据研究和分析,苏通大桥主桥的抗风稳定性均能保证,抗风性能很好,具有较高的安全度。

??主桥上部结构架设问题。

苏通大桥主桥桥面高度在水面70m以上,单块重量达420t,对施工设备有较高要求。施工周期长,尤其是最大单悬臂长度达540m,施工风险相对较大。由于存在一定的非线性影响,主梁架设过程中索力与线形控制也是需要重点研究的问题。