常泰长江大桥桥跨布置方案研究

桥梁建设2021年第51卷第1期（总第269期）
Bridge Construction, Vol. 51# No. 1 #2021 (Totally No. 269)1
文章编号！003 —4722(2021)01 —0001 —07
常泰长江大桥桥跨布置方案研究
胡勇，赵维阳
(中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉430056)
摘要：为确定常泰长江大桥合理的桥跨布置方案，对桥位处的河床演变进行分析与预测，综合考虑工程河段河道条件、航道条件及通航环境等因素，分析论证大桥的通航孔布置及墩位布
设方案。

经分析论证，最终桥位跨长江主航道采用主跨1 176 m、边跨490 m的桥型方案；天星洲
左汊及录安洲右汊采用主跨388 m、边跨168 m的桥型方案。

所采用的方案通航孔均基本覆盖
了历年航道变化及通航水域范围，对12. 5m深水航道及专用航道布置，以及对船舶通航、相邻码
头运行、岸坡及天星洲尾部低滩稳定的影响均相对较小；且失控船舶碰撞桥墩的概率较小，危险
程度较低。

关键词：常泰长江大桥；桥位；建设条件；通航孔；墩位；桥跨布置
中图分类号：U442. 54 文献标志码：A
Study of Span Arrangement Options for Changtai
Changjiang River Bridge
HU Yong , ZHAO Wei-yang
(China Railway Major Bridge Reconnaissance H Design Institute C o. Ltd., Wuhan 430056, China)
Abstract：Based on the analysis and prediction of the riverbed evolution at different navigable span arrangement and pier distribution solutions were analyzed and verified for
Changtai Changjiang River Bridge,taking into account the related factors,such as watercourse condition,navigation channel condition and the navigation environment.According of the analysis and verification,the main navigational channel bridge of Changtai Changjiang River
Bridge is designed as a cable-stayed bridge with a main span of 1 176 m and two side spans of 490
m,while the left branch(Tianxing Islet side)and right branch (Lu’an Islet side)are arch bridges
with main spans of388 m and side spans of 168 m.The navigable spans in the final design are all
capable of crossing the regions exhibiting navigation channel change over years and the navigable
waters,aiming to reduce the influence of bridge on the distribution of 12. 5m-deep navigation
channel and special n avigation channel as well as the normal service of adjacent harbors,bank
slopes and stability of lower shoal at the tail of Tianxing Islet to the minimum.In addition,the
probability of ship-bridge collision is low,thereby the potential risks are reduced.
Key words：Changtai Changjiang River Bridge；bridge site；construction condition；navigable span；pier location；span arrangement
1工程概况 廊规划（2014 —2020年）》《江苏省高速公路网规划常泰过江通道是《长江经济带综合立体交通走（2017 —2035年）》《江苏城镇体系规划（2015 —2030
收稿日期：2020 —06 —08
基金项目：中国中铁股份有限公司科技研究开发计划项目（2020 —重点一 10)
Project of Science and Technology Research and Development Program of China Railway Group Limited (2020-Key Project-10)
作者筒介：胡勇，教授级高工，E-mail:huy@。

研究方向：桥渡设计。

桥梁建设 BridgeConstruction 2021， 51(1)
2桥梁建设条件
2. 1河道条件
大桥位于长江扬中河段泰兴水道下段，横跨右
岸侧
洲，紧
游左岸侧天星洲。

随着长江南
京以下12.5 m 深水航道整治工程及天星洲汊道综 合整治工程的相
，工程所在的扬中
势将不会发生 ，
于 ，因此，在保持天星洲
、该
现有
及
堤防工程良好的情况下，具备桥梁建设的总体河势。

桥位处于微弯河段，历史上该断面变化较大， 受弯道凸岸的演变特性及天星洲洲尾的上提下挫、 展宽缩窄、频繁冲淤的共同影响，天星洲洲尾附近 与长江主航道之间常年存在不足5 m 的较大面积 浅滩。

近年来，随着航道及河道整治工程的实施， 长江主航道及天星洲左汊航道
得到进一步改
善，尤其是2011年后，河道平面形态
，河
床总体呈微冲微淤态势（图2)，且左侧区域发生大 幅
淤
的可能性很小，总体
于稳定状
态，满足《内河通航标准》[1]和《长江干线通航标 准》[2]等相关通航 中有关
过河建
选址
相关规定和要求。

0.8
1.6
2.4
3.2
4.0
4.8
5.0
起点距/km
图2
桥位处河床横断面年际变化
Fig. 2 Inter-annual Variation of Riverbed Cross
Section at Bridge Site
2.2航道条件
桥位从北向南依次跨越天星洲左汊航道、长江 主航道、录安洲右汊航道。

长江主航道航道等级为I 一（1)级，航道维
：
准尺度为12. 5m X 500 m X 1 500 m ，保证率98\。

年）》和《江苏省“十三五”铁路发展规划》中规划的过 江通道。

受城市规划及港口规划等相关因素的限制，过 江通道的选址具有惟一性。

线位位于长江下游扬中 河段泰
道下段，距上游泰州长江大桥约28. 5
km ，距下游江阴长江大桥约30. 2 km ，从北向南依 次跨越天星洲左汊夹江、长江主航道、录安洲右汊夹 江。

工 ，且汊道
（图1)，经航道
及河道 工程相
，工 线、深
弘走向及 位
相
，
和
航道
总体 于。

图1工程河段河势及桥位布置示意
Fig. 1 General View of River Regime and Bridge
Site of Engineering Reach
线位横穿天星洲尾部低滩和No . 9水上服务 区，与下游 洲夹江大桥的
相关通航
标准的
，
游 线制航路转向点和录
洲右汊进口
，
游常
和“危2”
# 下 游
等
#航道
通航
综合
工 、 道 及 相 关
通道选址的相关因素，
期 天星洲
I
、
过 建 通航
、 合
置通航孔与桥墩、搬迁No . 9水上服务区、优化调整
线制航路转向点等措施的前提下，工程选址
方案
通航。

常泰长江大桥桥跨布置方案研究 胡勇，赵维阳3
天星洲左汊暂未开通航道，结合天星洲左汊开 发利用、七圩作业区专用航道确定的设计代表船型及航道维护尺度，参照《内河通航标准》中航道尺度 ，天星洲左汊可按I 一（3)级航道 &
洲右汊 开辟为公用航道，目前为小轮航道，维 =?，不规定航宽。

结合常州港夹江
港区进港专用航道确定的设计代表 及航道维护尺度，录安洲右汊可按I 一（3)级航道对待。

2.3通航水流条件
桥位处于 道处，受弯曲河型影响，桥轴线
法线方向 向交 >左右，向流速为0.29 m/S，进入桥轴线附近，交角呈 势。

随着水位的增加，桥 表 速呈 ：势，在相同的水位下，表 速分冇
，主航槽内流速 是 。

从空 看，表面速具有中 、两边小的特点，且天星洲左汊和录洲右汊范围内 向与桥轴线法向交 别达1>。

、19°，最大横向流速分别为0. 57 m/s、0. 64 m/s，交角及横向流速均相 [3]。

3通航孔布置
3.1通航孔布置原则
!)为确保 通航安全，并不限制今后通航
能力的增长，桥梁主通航 按双向通航 ，线通航 。

(2)为不限制由于航槽摆动而引起的航道调整，主通航 现行及规划航道水域，并尽
、 范围。

!)为 桥梁建设对通航安全的影响，在
线制 的通航水域 设置桥墩。

!)通航孔设 天星洲左汊与专用航道通 的通航 。

!)通航孔设 洲右汊的船舶通航。

3.2通航净宽
通航净宽应在基于桥梁选址符合规范相关规定 和要求的前提下计算，确 道条件、 幅度、通航 等因素的影响。

(1)线摆幅。

受上游洲 淤变化及主流
摆动影响，20 90年代以前工
摆幅较大，1970〜1999年，主流摆动幅度达1030 m%090年代以来，随着河道 、航道整治及工 ，边 得到较好控制，！占右岸，1999〜2003年，主流摆动幅度约340 m%003年
，幅 ，幅 140 m，处 于
本稳定状态。

(2) 12.5 m深槽摆动范围。

20世纪90年代以 前 ，受江中洲 等 影 响 ，航 道 1265 m幅 。

20 90 年 代 2003 年 ，12.5 m深槽右侧等深线变化较小，但左侧发生淤积，导致12. 5m深槽宽度减小。

2003〜2011年右 侧12.5 m等深线保持稳定，左侧向左摆动。

2011〜 2017年右侧12. 5m等深线保持稳定，左侧12. 5m 等深线受来水来沙影响，呈小幅冲淤 [4]。

自20 90年代以来，桥位附 、下游2 k m范围内12.5 m深槽宽度为1. 0〜1. 5km，水深条件良好。

目前 ，选桥 位 处 长 江 航 道 1265 m域 宽度基本可保持在1 000 m左右（图3)。

图3 工程局部河段12.5/深槽年际变化Fig. 3 Inter-annual Variation of 12. 5 m-Deep Trough in
Local Reach of Changjiang River
!)实测航迹线及A IS线。

从船舶航迹线观测 成果看，不同水位期，桥位处 航迹线 为集中，上、下行航线分明，各水位期船舶航迹线水域范围宽度为1 100〜1 150 m，航迹线水域宽。

下 的域 下 ，边 保
持一 ，且随着水位的升高，上、下 航迹
线更为集中。

航迹线和AIS(图4)，上、下 航线 为 ，但也存在一定的
，AIS航线 ，下
航 ，、下 航 线 宽 相 [5]。

!)通航净宽确定。

为保证船舶通航安全，适 应长江南京以下12.5 m深水航道和船舶定线制航路 设 以及天星洲左汊和 洲右汊航道规划情况，拟建大桥通航
线制航路设置
4桥梁建设BridgeConstruction2021，51(1)
图4工程局部河段船舶A I S航迹图
Fig. 4 AIS Track Chart of Local Reach of Changjiang River
范围及规划航道水域范围[67]。

结合跨长江主航道、
天星洲左汊和 洲右汊桥梁设计代表船型和 i
船型、桥 、 线制航路设 等，按
照《内河通航标准》《长江干线通航 》等相关通航
标准中有关 过河建 通航净空宽度计算公式
计算确 桥最小通航净空尺度，见表1。

表1大桥最小通航净空尺度
Tab. 1 Minimum Navigable Clearance beneath Bridge
航道计算选取的代表船型净高/?
向通航
净宽/?
向通航
净宽/?
长江主航道
4.8 级.
兼顾10万吨级 1船
50400900
天星洲左汊
1.2万吨级船队
兼顾1级船舶
24185317
录安洲右汊
1.2 级
5 000吨级 1船
24207290
3.3通航孔布置与墩位布设
3.3.1主航道桥
:桥位处为微弯弯道的弯顶，南主墩设置 下 通航 及下游 洲港区一期
作业的影响，桥 宽度的影响，因此，将 下 航路以40?处，与下 航路保持了一定的，且处于下游 洲港区一期 前沿线F[8]。

:长江南京以下12. 5?深水航道二期工 经建设 ，桥梁建设不应影响和限制桥区航道的通过能力，因此，桥梁通航 及墩位布设
桥址处126 ?范围[]。

、位于现状 线制航路范围外，且距航道边线有一定的 ，位于历年12. 5?等深线 范围边缘，以域由于下游 洲 和 洲港区一期 的存在，不宜作为船舶通航水域使用，采用主跨1 120 ?桥型 方案可 设计代表 、 向通航净宽，辅助通航孔可 设计代表船型、、
向通航净宽要求，主通航孔完全覆盖了历年12. 5 ?
航道 范围，航道的影响 ，通航孔
为（1 120 +420) ?对可能发生航道及实航迹线的适应性相好[10]。

主航道桥通
航 航道 5。

图5主航道桥通航孔与航道布置（主跨1120m) Fig. 5 Relationship between Main Navigational Channel Bridge and Navigable Spans (1 120 m Main Span)
主航道桥与天星洲左汊航道桥之间，由于桥墩 阻水作用及 ，对天星洲洲尾的冲淤有一定
影响，因此，中设墩，同时结合相应的
整治措施，降低桥 天星洲 的冲淤变化影响，保障天星洲尾部浅滩和进港航道的稳定。

3.3.2天星洲左汊航道桥
天星洲左汊桥轴线法向与水流流向交角较大(约10°〜17°)，按照《内河通航标准》规定，需加大通 航孔跨度；桥位处于天星洲洲尾浅滩处，天星洲尾部 建有隔流堤，堤尾距离桥位约550 ?。

目前，天星洲 下 床尚未得到 ，存 的可能，有必要将上游已建的护滩工程下延至桥位处，以稳 定天星洲左汊出口河势和航道条件。

因此，南主墩 于 堤 长 线 #于
前沿线延长线后方，结合规划的进港航道情况，并 有利于桥梁方案与天星洲护滩工程方案的衔接，采用 360 ?的桥型方案，主通航孔一 f 过规划的进港航道，并保持一定的 ，以
.
常泰长江大桥桥跨布置方案研究 胡勇，赵维阳5
通航安全的要求。

根据咨询意见，考虑到桥墩设置应尽量减小对河势、通航的影响，将主跨调整为388 m，边跨减小 至168 m，桥跨布置为（168 +388 +168) ?(图6)，其 中，前沿线后方约55 m 处，于天星洲洲 工程范围内[11]。

图Q天星洲左汊航道桥通航孔平面布置
Fig. 6Plan View of Navigable Spans of Left Branch
Bridge (Tianxing Islet Side)
3.3.3录安洲右汊航道桥
洲右汊桥轴线法向与水流流向交角较大(约10°〜19°)，按照《内河通航 》规定，通航 ；桥位 下游已建的 洲大桥约1360相关 ，需一孔跨过通航水域。

因此，于永兴港废弃 处，于防汛演练基地，采用主跨360 m桥型方案可基本满 通航 ，且边跨避开了录安洲大堤。

根据 咨 询 意 #到 桥 设
河势、通航的影响，将主跨调整为388 m，边跨减小 至 168 m，桥跨布置为（168 +388 +168) m(图 7)，、于 前沿线后方，主通航孔
一孔跨过通航水域范围。

3.4主航道桥墩位布设优化
工 为 #下 航路边缘，受 影响，现行航路航行
的下 通航会有一定的影响。

为此，跨
单位：m
图7录安洲右汊航道桥通航孔平面布置
Fig. 7 Plan View of Navigable Spans of Right Branch
Bridge (Lu an Islet Side )1120 m桥型方案进行了优化调整，提出了主跨1148 m双塔斜拉桥方案，即保持 位 ，主跨跨度增加28 m，跨越天星洲左汊和录安洲右汊 桥梁 保持 。

该方案 航道 、航迹线及船舶定线制航路设置的适应性均 优，尤其是对下 航路设置的影响相 ，桥墩设 洲岸坡及天星洲尾部低滩稳定的影响 ，失 的碰撞概率将 ，危险程度更低，该桥 方案可满足通航 [1213]。

于过江通道上游约736 m处设置有74号红 浮航道转向点，大桥建设对下 通航会有一定的影响，需对航道转向点作适当调整，即顺直段长度，减小主航道航线与桥轴线法线方向的交角，与 、下游航路 相互衔接，
洲岸坡及大堤的影响，因此，在调整航道转向点及局 航路的基础上，1148 m桥型方案进一步优化，保持 位 ，将 再 28 m，于大堤背水坡，天星洲 处墩柱数量仍为3个，主跨跨度调整为1176 m，边跨 调 为 490m。

结合航路调整方案，南主墩距离下行航路113 m，航路77 m。

调 的航路 i 、桥 有 一 的#航 路 相 顺 #桥梁建设 通航及航路设置的影响[1415]，8。

常州港危险品锚地
常水保3号常州港录安洲港区码头(一期)
图V主航道桥通航孔与航路布置关系
Fig. 8 Relationship between Navigable Span of Main
Navigational Channel Bridge and Route
Arrangement after Adjustment
4
结 合 工 道 、航 道 及 通 航
等情况综合论证分析，推荐桥位跨长江主航道采用1176 m桥型方案、天星洲左汊及 洲右汊采用主跨388 m桥型方案，推荐方案的通航 丨基本覆盖了历年航道变化及通航水域范围，对12. 5
m
6桥梁建设 BridgeConstruction2021，51(1)
深水航道及专用航道布置，以及对船舶通航、相邻码 头运行、岸坡及天星洲尾部低滩稳定的影响均相对较小；且失控船舶碰撞桥墩的概率较小，危险程度较低[16]，因此，从通航安全角度考虑，推荐的桥跨布置 方案可行。

该方案最终得以实施，大桥桥式方案总 体布置见图9。

泰兴常州
图W大桥桥式方案总体布置
Fig. 9 General Layout of Selected Bridge Scheme
参考文献（References):
[1] GB 50139 — 2014,内河通航标准[S].
(GB 50139-2014，Navigation Standard of Inland
W aterw ay[S].)
[]JTS 180-4 — 2015,长江干线通航标准[S].
(JTS 180-4-2015，Yangtze River Route Navigation
St9nd9rd[S] . "
[]南京水利科学研究院.常泰过江通道工程定、动床河 工模型试验研究报告[R].南京，2018.
(Nanjing Institute of Water Resources Science. Report
on River Model Test for the Changtai River Crossing
Project[R]. Nanjing，2018. in Chinese)
[4]南京水利科学研究院.常泰过江通道工程可行性研究
阶段河势演变分析报告[R].南京，2018.
(Nanjing Institute of Water Resources Science. River
Regime Evolution Analysis Report for the Feasibility
Study Stage of the Changtai River Crossing Project
[R]. Nanjing，2018. in Chinese)
[5]武汉理工大学.常泰过江通道通航仿真模拟试验研究
报告[R].武汉，2018.
(Wuhan University of Technology. Report on Navi­
gation Simulation Test of Changtai Crossing Channel
2018,39(1) $9 — 54.
(CH EN Shu，ZH AN G Shi-zhao，ZH AO Wei-yang，"al.Experimental Study on Navigation Condition and
Hydrodynamic Influence of the Wuhu Yangtze River
Bridge in the Shang-He-Hang Railway[J]. Journal of
Waterway and Harbor，2018，39 (1)：49 — 54. in
Chinese)
[]武汉理工大学.常泰过江通道工程建桥与常州危险品锚地安全间距研究专题报告[R].武汉，2018.
(Wuhan University of Technology. Special Report on
Study on Safety Distance between Bridge Construction
and Dangerous Goods Anchorage in Changzhou for
Changtai River Crossing Project[R]. Wuhan，2018. in
Chinese)
[]董敏，查雅平，颜扬翰，等.船舶大型化对通航桥梁净空高度影响研究[J].公路，2019(4) $80 — 184.
(DONG M in，ZH A Ya-ping，Y AN Yang-han，etal.
Study on the Influence of Ship Size on the Clearance
Height of Navigable Bridges[J]. Highway，2019(4):
180 —184. in Chinese)
[10]中铁武汉勘察设计研究院有限公司.常泰过江通道
工程航道通航条件影响评价报告[R].武汉，2019.
(China Railway Wuhan Survey Design H Research
Institute Co.，Ltd. Report on Impact Assessment of
[R]. Wuhan，2018. in Chinese)
[6]陈野鹰，李兴亮，刘志敏.库区连续急弯段的通航水流
条件研究[J].水道港口，2016,37(5):520 — 523.
(CH EN Ye-yin，LI Xing-liang，LIU Zhi-min. Study of Navigable Flow Conditions of Continuous Sharp
Navigation Conditions in Channel of Changtai River
Crossing P roject[R]. Wuhan，2019. in Chinese) [11]长江勘测规划设计研究有限责任公司.常泰过江通
道天星洲尾防护工程专项设计报告[R].武汉，2018.
(Yangtze River Survey，Planning，Design and Research
Bend in the Reservoir [J]. Journal of Waterway and Co.，Ltd. Special Design Report of Tianxingzhouwti Harbor，2016，37(5)：520 — 523. in Chinese) Protection Project for Changtai River C rossin g[R].
[7]陈述，张世钊，赵维阳，等.商合杭铁路芜湖长江大
桥通航条件及水动力影响试验研究[J].水道港口，
Wuhan，2018. in Chinese)
[12]吴畏，王昭轩，黄子丹，等.跨江大桥通航净空尺
度
常泰长江大桥桥跨布置方案研究 胡勇，赵维阳7
设计的优化方案分析[J].市政技术，2016(1"
65-67.
(W U W ei，WANG Zhao-xuan，HUANG Zi-dan，e t al.
Optimization Analysis of Navigational Clearances
Design of Cross-river Bridges[J]. Municipal Technology，
2016(1" 65 — 67. in Chinese)
[13]何侃.航道整治前后大桥通航条件影响的双重评
价[J].中国水运，2020(10)117 —119.
(H E Kan. Double Evaluation on the Influence of
Navigation Condition of Bridge before and after
Channel Regulation [ J ]. China Water Transport，
2020(10)：117 — 119. inChinese)
[1=]刘质伟.桥梁通航孔通航净宽设计分析[].中国水 运，2019(3) :169 —170.
(LIU Zhi-wei. Design and Analysis of Navigable Net
Width of Bridge Navigable Span [J]. China Water
Transport，2019(3) ：169 —170. in Chinese)
[15] 史卿.南京长江大桥第六孔航道布置优化研究
[].水道港口，2018(8) :=45 — =50.
(SH I Qing. Waterway Layout Optimization of Sixth
Navigable Bridge of Nanjing Yangtze River Bridge
[J]. Journal of Waterway and Harbor，2018(8):
445 — 450. in Chinese)
[16]余平，杜永春，庄怀博.桥梁通航净空尺度动态监
测预报系统探讨[].科技创新与应用，2019 (32):
54—556
(Y U Ping，DU Yong-chun，ZH U AN G Huai-bo. Discussion on Bridge Navigation Clearance Scale Dynamic Monitoring and Forecasting System [J]. Technology Innovation and Application，2019 (32): 54 — 55. in Chinese)
胡勇
1966—，男，教授级高工
1988年毕业于武汉水利电力大学
农田水利工程专业，工士。

研
究方向：桥渡设计
E-mail ： huy@brdi. com. cn
HU Yong
赵维阳
1980—，男，高级工程师
2004 年业于武汉利电
学院农业利工程专业，工士，
2007年业于重庆交通港口、
海岸及近海工程专业，工士。

研究方向：航道通航咨询及桥渡
设计
E-mail：307912543@qq. com
(编辑：叶青
)。