第六章 斜拉桥桥例——苏通大桥

索体：采用耐久性极好的氟化膜 (PVF) 胶带，索体的防 护体系为钢丝镀辞+氟化膜胶带+双层热挤聚乙烯护套。
针对螺母承压式锚具：开发了新型锚具防腐涂层技术， 使锚具外表面锌层达80-120μm 。 为了确保索体护套与锚具之间的密封性能，采用了新型 密封技术。



进行了严格的水密性试验和拉弯疲劳试验研究。



2个主塔墩钢吊箱均设计为双壁有底白浮式钢结构， 包括底板、壁体、内撑、拉压杆和定位系统 5 大部分。
采用工厂分块预制、现场拼装、计算机控制下沉的施 工方法。4#墩钢吊箱分3次接高下沉，主5#墩钢吊箱 采用1次拼装完成后整体下沉。主5#镦钢吊箱的沉放 成功实施了40台千斤顶联动，下放位移同步性控制在 1cm以内，在国内外首次实现了水上超大钢吊箱使用 液压干斤顶在复杂请况条件下的安全沉放。 通过成功试配高流动、自流平、自密实、缓凝型混凝 土，实现了封底混凝土一次性浇筑成功 。




两塔柱下承台之间由系梁连接成哑铃型，平面尺寸 113.75m×48.1m。两承台之间采用12.65m×27.1m系 梁相连，系梁的厚度为6m。 为有效地发挥桩底承载能力，减少基础沉降，采用了桩 底压浆方法和冲刷防护。实测表明有效地提高了桩基 的承载力20%以上。 该桥的基础为世界最大规模的深水群桩基础，主塔墩 采用高桩承台钻孔灌注桩基础。 主塔墩基础施工首次采用永久钢护筒支承钻孔施工平 台，有效地解决了施工水域水深35 m 、流速4.01 m/s、 局部冲刷深度28 m 下，常规钢管桩平台难以实施的难 题，保证了平台的顺利搭设和使用安全，节约了 6000t 临时结构用钢。
纵坡：≤3% 横坡：≤2%

抗震设防标准：桥位区地震基本烈度VI度。采用100年 10% ，100年4% 两种水平抗震设防标准。主桥正常使 用极限状态的扰震设计重现期为950年，承载能力极限 态的抗震设计重现期为2450 年。

抗风设计标准：运营阶段设计重现期为100年，施工阶 段设计重现期为30年。桥位处10m高处100年一遇基本 风速为38.9m/s，30年一遇基本风速为35.4 m/s；与汽 车荷载组合的风力按桥面风速25 m/s计算，超过25m/s 不与汽车荷载组合。 设计洪水频率：1/300。 设计水位：300年一遇设计洪水位 5.29 m（85国家高 程系统）。 通航标准：经专题研究，主通航孔的通航类型为单孔双 航道，净宽891 m，净高62 m。可满足5万吨级集装箱 货轮和4.8万吨船队通航需要。 船舶撞击力标准：经船舶撞击力标准专题研究，主桥 索塔基础采用的船舶撞击力标准为横桥向约130 MN， 纵桥向约为65 MN。

钢护筒采用打桩船和振动打桩机两种方式施工。为满 足定位精度要求，施工过程中采用了增大抛锚质量稳定 打桩船、设置专用定位导向架构造、选择每天2次的平 潮期进行下沉、利用先进测量手段监测等综合措施。采 用PHP优质泥浆集中制浆和循环净化措施。
为减小施工平台搭设的难度，降低施工风险，施工中采 用大直径、入土深的钢管桩作为平台支承结构，满足 了深水大波浪条件下平台及单桩的稳定性要求。 主墩承台施工采用钢吊箱围堪技术 苏通大桥主4#、主5#墩钢吊箱质量分别为5316 t 和 5087t，平面尺寸117.95 m×52.3m。


苏通大桥每个索塔钢锚箱共30节锚固第4~34对斜 拉斜，各节段之间通过螺栓连接，底节钢锚箱直接支撑 在混凝土底座上。底1~3对斜拉索直接锚固在混凝土底 座上。
6.5

斜拉索
斜拉索采用平行钢丝拉索体系，采用的是宝钢生产的直 径7mm、强度等级为1770MPa的国产高强度、低松弛镀 锌钢丝（国内首次）。全桥4×34×2=272根斜拉索，最 长577m，最大规格为PES7-313，单根最大质量为59t。 主要通过下列措施提供斜拉索的耐久性能。
塔柱采用变截面空心箱形断面，塔柱底部设实心段。 索塔在66.3m处设置横梁，采用箱形变高结构。 索塔锚固区采用钢混结构，钢锚箱共30节，总高度 73.6m，自上而下分为A、B、C三种类型，其中A类和 C类钢锚箱各1节，B类钢锚箱28节，标准节段高 2.3~2.9m，底节钢锚箱高3.6m。

索塔施工：



6.3 基础与承台





地质水文条件：苏通大桥主墩位于长江河口感潮河段， 水深流急，受潮涉的影响流速流向多变。桥位区为第四 系地层分布，厚度达270 m以上。主桥深水基础持力层 深度为70-90 m。 苏通大桥主桥基础用钻孔灌注桩群桩基础：桩基础适 应地层的能力强、稳定性好，承台施工采用钢吊箱围堰 技术，国内具有相对比较成熟的经验。 索塔基础采用131根直径2.8/2.5m钻孔灌注桩基础（钢 护筒内径2.8m），梅花形布置。 按照摩擦桩设计，考虑钢护筒与桩基础共同受力。北 、南塔基桩长分别为117m和114m。 每个塔柱下承台平面尺寸为50.55m×48.1m，其厚度 由边缘的5m变化到最厚处的13.324m；每个承台混凝 土方量为42271 m3，钢筋总质量6500 t，采用分区、 分层方法进行浇注。
6.6

钢箱梁
流线型扁平钢箱梁具有抗扭刚度大、空气动力稳定性 好的特点，且全封闭结构利于防腐，便于养护。因此 采用了传统的全封闭扁平箱形结构。 钢箱梁钢板厚度较大和关键受力区段构件，采用 Q370qD钢种，其他部位采用Q345qD钢种。



钢箱梁在设计时进行了改进：
针对目前钢箱梁顶板和桥面铺装病害，将加劲肋适 当加高加厚，有利于提高桥面板刚度和抗疲劳性能， 更好地应对重交通荷载带来的不利因素，减少桥面 铺装病害的发生。 为保证其具有足够的抗压屈能力，设置了两道 300 mm x36 mm（外腹板厚36mm）、300 mm x 30 mm （外腹板厚 30 mm）平板加劲肋。拉索锚固附 近增设两道220mm x 20 mm 平板加劲肋，以增大外 腹板刚度。 为改善横隔板的受力性能，考虑工艺可能性，设计 采用对接式横隔板。加工时，考虑设备能力，采用 整体式横隔板。



苏通大桥的斜拉索创造了 4 个世界第一： 单根最长 577 m； 单根最大质量为 59 t； 斜拉索寿命50 年； 无应力条件下长度偏差 ΔL≤1/20000L。 斜拉索张挂施工 斜拉索张挂施工工序包括：索上桥面、展索、挂设及张拉。 根据斜拉索的质量，锚固牵引力的大小以及张拉施工空间 要求，1#~6#、7#~20#、21#~34#索分别采用不同的方法 进行施工，主要区别在于索的牵引和张拉工艺的选用： 1#~6#索采用塔端硬牵引、塔端张拉的方法； 7#~20#索采用梁端软牵引、塔端张拉的方法； 21#~34#索采用梁端软硬组合牵引、梁端张拉的方法。


6.4 索塔

大桥主塔采用 倒Y形，由上 塔柱、中塔柱、 下塔柱横梁和 交汇段组成的， 见图 6-2。每 座主塔耗用混 凝土 2.8 万 m³ ，钢材 9000多吨。

索塔尺寸
塔高为300.4m，其中上塔柱高91.4m，中塔柱高 155.8m，下塔柱高53.2m；


塔底面塔肢中心间距62.0m；


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钢箱梁内设置两道纵隔板，竖向支承区、压重区和索 塔附近采用实腹板式，其他部位采用桁架式；桁架式纵 隔板由 T 形钢和角钢组成，实腹板式纵隔板采用整体 式。
为减小主梁的涡激振动，在梁底检查车轨道的两侧设置 了导流板。导流板标准段长3.9 m ，设两道纵向加劲肋， 板厚4mm。导流板不参与桥梁受力，节段间设有100 mm断逢。
第六章 斜拉桥桥例—苏通大桥
6.1 工程概况
苏通长江公路大桥（简称“苏通大桥”）位于江苏省 东部的长江口南通河段，连接苏州、南通两市。上游距江 阴长江公路大桥约82km，下游距长江人海口约108 km。

苏通长江公路大桥是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南 平国家重点干线公路跨越长江的重要通道，也是江苏省 公路主骨架网“纵一”——赣榆至吴江高速公路的重要 组成部分，是我国建桥史上工程规模最大、综合建设条 件最复杂的特大型桥梁工程。

建设苏通大桥对完善国家和江苏省干线公路网、促进 区域均衡发展以及沿江整体开发，改善长江安全航运 条件、缓解过江交通压力、保证航运安全等具有十分 重要的意义。
苏通大桥工程起于通启高速公路的小海互通立交，终 于苏嘉杭高速公路董浜互通立交。路线全长32.4公里 ，主要由北岸接线工程、跨江大桥工程和南岸接线工 程三部分组成。 苏通大桥前期工作经历了规划、预可、工可、初设和 施工图设计等阶段。从1991年进行规划研究，至2003 年6月27日开工，历时12年。2008 年 6 月 30 日建成 通车。





跨江大桥工程： 全长3.1公里的跨东博斯鲁斯 总长8206m，其中主桥采用 海峡大桥2012年8月1日正式 100+100+300+1088+300+100+100=2088m 的 7跨连 开通。主跨 1104 米，塔高超 续钢箱梁双塔双索面斜拉桥。 过320米使它成为全球斜拉桥 之最。大桥横跨东博斯鲁斯 斜拉桥主孔跨度1088m，列世界第一； 海峡，连接俄罗斯岛与俄罗 主塔高度300.4m，列世界第一； 斯远东符拉迪沃斯托克市， 斜拉索的长度577m，列世界第一；后者是俄罗斯每年举行亚太 经济合作组织峰会的地方。 主桥两个主墩基础分别采用131根直径2.5m~2.85m， 长约120m的灌注桩，群桩基础平面尺寸 113.75mX48.1m，列世界第一。

6.2

设计标准
公路等级：平原微丘区全封闭双向六车道高速公路 计算行车速度：南、北两岸接线为120公里/小时，跨江 大桥为100公里/小时。 桥梁结构设计基准期：主桥100年，副桥和引桥60年 汽车荷载：汽车-超 20 级，挂车-120



桥面净空及标准横断面：桥梁标准宽度34 m
采用DOKASKE自动液压爬模系统施工，共划分68个 节段，标准段高度4.5m。

塔柱施工到第18节段后，采用15根1400mm×14mm 钢管支架支撑进行下横梁现浇施工。
索塔施工塔吊采用POTAIN-MD3600垮吊，最本吊装 高度315m。 钢锚箱每次吊装2节，精确测量定位后，进行塔柱钢 筋绑扎和混凝浇筑。



拉索风致振动 采用平行钢丝扭绞型斜拉索，梁上基本索距16m，边跨 尾索距12m；塔上索距2.3~3.55m，长度153~577m。 为使风雨激振和涡激振动得到抑制，通过试验确定了采 用气动措施、阻尼器（3%附加阻尼），同时预留辅助索 的综合减振方案，合理有效地控制了拉索风致振动。 斜拉索表面采用气 动措施后，设计风 速下的风阻系数满 足Cd≤0.8要求。苏 通大桥阻尼器安装 示意图见图6-4。



苏通大桥索塔锚固应是在对预应力锚固、钢锚梁锚固和 钢锚箱锚固等方案比选的基础上，确定采用钢锚箱锚 固方案，索塔钢锚箱构造如图 6-3 所示。

钢锚箱锚固方案主要具有以下优点： 结构受力明确，构造合理：斜拉索的水平拉力主要由 钢锚箱承担，竖向力主要通过钢锚箱的剪力钉传递到 混凝土塔壁，由混凝土承担。传力路径简单直接，受 力均匀。 钢锚箱采用工厂制作、预拼 、现场安装、栓接的方 式进行施正：使结构施工更方便，检查和维护更容易， 进度快，质量好。 结构耐久性好：对钢锚箱进行精加工和涂装，索塔锚 固区设置除湿系统，加强对锚固区钢结构的防腐保护。
专用航道桥采用140+268+140=548米的T型刚构梁 桥，为同类桥梁工程世界第二； 南北引桥采用30、50、75米预应力混凝土连续梁桥。 建成当年，荣获国际桥梁大会乔治•理查德森大奖， 这是我国桥梁工程获得的最高国际奖项。 北岸接线工程：路线总长15．1公里，设互通立交两 处，主线收费站、服务区各一处。 南岸接线工程：路线总长9．1公里，设互通立交一 处。 共需钢材约25万吨（钢箱梁4.9万吨，斜拉索6278 吨），混凝土140万方，填方320万方，占用土地一万 多亩，拆迁建筑物26万平米。工程总投资约64.5亿元， 计划建设工期为六年