上海长江大桥技术特点

上海长江大桥技术特点

邵长宇卢永成

(上海市政工程设计研究总院上海 200092)

内容提要：建设中的上海长江大桥位于长江入海口，水下地形复杂，地质条件差，受台风影响频繁。为适应复杂的自然与建设条件，采用了多种结构形式，越江桥梁包括主跨730m斜拉桥、主跨105m连续组合箱梁、70m跨度整孔预制吊装PC箱梁、60m跨度节段预制拼装PC箱梁、50m跨度移动模架现浇PC箱梁、主跨140m挂蓝现浇PC箱梁等结构形式。同时，大桥需要预留轨道交通过桥功能，特别是主航道主跨730m斜拉桥是世界最大跨度的公路与轨道交通合建斜拉桥。因此，设计不仅要面对复杂的自然与施工条件，还要处理好公路与轨道交通合建带来的技术问题。本文简要介绍上海长江大桥的技术特点。

关键词：上海长江大桥斜拉桥连续组合箱梁整孔预制吊装节段预制拼装公轨合建

1.概况

崇明越江通道工程由南向北以隧道形式下穿长江南港，过长兴岛后以桥梁形式跨越长江北港，到达崇明岛，全长25.5km。跨越长江北港的上海长江大桥（成桥建筑效果如图1），全长16.55km，越江桥梁约10km。大桥按照双向六车道高速公路标准，设计行车速度100km/h，宽度33m，考虑崇明三岛建设与发展的需要，为有效利用资源、为未来交通留有更大的空间，设计需要考虑预留轨道交通过桥的功能。因此，在双向六车道高速公路标准的基础上，将两侧3m宽连续紧急停车带加宽至4.15m，桥面宽度成为35.3m。使之在保持六个车道的情况下另设两条轨道交通线路。汽车荷载标准为公路Ⅰ级；列车荷载按每辆车满载48t、长度16.5m、10辆编组考虑；轨道系荷载双线66kN/m，维修、逃生通道10kN/m。

本工程地处长江入海口，受台风影响频繁，抗风性能要求高；江面开阔，呈南北两个水道，水下砂体较多、地形复杂；桥区为典型软土地区，地质环境条件相对较为脆弱；主通航孔需考虑5万吨级船舶通航要求，桥墩基础的抗船撞要求高；施工条件复杂、施工时受水文、气象的影响较多；工程处于淡水与盐水交替环境，需研究针对性的防腐措施。因此，本桥设计不仅要面对复杂的自然与施工条件，还要处理好公路与轨道交通合建带来的技术问题，同时作为长江口标志性工程需要重视桥梁建筑景观。

2.总体布置

2.1桥式布置

大桥工程越江桥梁部分主要由主通航孔、辅通航孔、非通航孔桥梁等组成，越江桥梁总体布置见图2。其中，非通航孔桥梁包括两岸引桥与近岸浅滩区桥梁、江中深水区桥梁以及浅水浅滩区桥梁。越江部分桥梁总体布置及基本情况如表1。

表1

桥梁位置桥型与跨度

(m)

桥长

(m)

下部结构形式

与施工方法

上部结构形式

与施工方法

北岸陆上 30m跨PC连续梁 480混凝土管桩、现浇桥墩预应力箱梁，支架现浇近岸 50m跨PC连续梁 750钻孔灌注桩、现浇桥墩预应力箱梁，移动模架现浇辅航道主跨140mPC连续梁 440钻孔灌注桩、现浇桥墩预应力箱梁，挂蓝逐段现浇江中浅滩 60m跨PC连续梁1920钻孔灌注桩、现浇桥墩预应力箱梁，节段预制拼装江中深水 70m跨PC连续梁 630钢管打入桩、预制桥墩预应力箱梁，整孔预制吊装

江中深水 105m跨连续组合箱梁 700钢管打入桩、预制桥墩组合箱梁，整孔制作吊装

主航道主跨730m双塔斜拉桥 1430基础全部为钻孔灌注桩

辅助墩与边墩桥墩现浇

混凝土桥塔逐段现浇，钢箱

梁由梁上吊机对称吊装

江中深水 105m跨连续组合箱梁 700钢管打入桩、预制桥墩组合箱梁，整孔制作吊装江中深水 70m跨PC连续梁1610钢管打入桩、预制桥墩预应力箱梁，整孔预制吊装近岸 50m跨PC连续梁 750钻孔灌注桩、现浇桥墩预应力箱梁，移动模架现浇南岸陆上 30m跨PC连续梁 450混凝土管桩、现浇桥墩预应力箱梁，支架现浇南岸陆上21m跨PC连续梁 108混凝土管桩、现浇桥墩预应力空心板梁

2.2线形布置

在有关水文、通航等专题研究成果的基础上，按照水中桥轴线尽量与水流流向正交，满足两岸用地规划，使两岸接线占地拆迁少的原则，对桥轴线进行了布设。越江桥梁的平面路线呈“S”型，不仅使主通航孔桥轴线与水流夹角更加合理，同时桥梁景观也更加流畅多变。

纵断面设计分别考虑了通航净高要求、设计水位、桥梁景观、工程造价、线路技术指标等因素，并把比重最大的非通航孔桥作为重点，结合平面线形设计对全桥纵断面线形进行了高中低三个方案的比较后，选用了具有明显优势的低方案。

本桥结构形式多样、高低起伏，跨度布置也随所处位置变化，但是跨度与桥梁高度基本协调。另外，主通航孔桥，绝大部分为梁式桥，为此，对墩形与梁式桥的外形进行了协调；桥墩基本保持一致，梁的悬臂板长度及腹板倾斜度等外形尺寸也基本保持一致。

3.结构设计

3.1主航道斜拉桥

主航道桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨度布置为107+243+730+243+107=1430m，见图3。桥塔为“人”字型混凝土结构，桥面以上为独柱形式，桥面以下分叉为倒V型与承台衔接；上部斜拉索锚固区采用钢锚箱结构，施工时分段吊装，桥塔结构如图4。钢箱梁为分离式结构，两个分离钢箱之间间距10m，由纵向间距15m的箱型钢横梁连接成整体；钢箱梁梁高4m，桥面全宽51.5m（含中间联系横梁和风嘴）；采用强度高Q345qD钢材，顶面钢板厚度分16mm、14mm两种，底面钢板与内腹板厚度分为12mm、16mm、20mm、30mm四种，外侧锚固腹板厚度分为30mm、40mm、50mm、60mm四种加劲梁。钢梁截面如图5。标准节段长以及梁上标准索距均为15m，斜拉索采用空间扇形双索面布置形式，全桥共192根斜拉索，塔上索距为2.3m。拉索采用PE材料防护的预制平行高强度镀锌钢丝，钢丝直径为7mm，抗拉强度为1670Mpa，锚具采用冷铸锚。

主墩、辅助墩及边墩基础，均采用大直径钻孔灌注桩。主墩基础选择第⑾层为桩基持力层，辅助墩、边墩基础选择⑨2层为桩基持力层。主墩、辅助墩及边墩基础分别采用60根、18根、12根直径2500～3200mm变截面钻孔灌注桩，采用桩底后注浆工艺，以提高桩的承载能力，承台采用钢筋混凝土结构。主塔墩基础如图6所示。

本桥决定采用阻尼限位约束体系，约束参数综合考虑地震作用下的梁端位移、塔梁之间的相对位移、结构内力限制等，最终确定的阻尼系数C=10000，阻尼器的速度指数α＝0.3。刚性限位的额定行程主要考虑正常运营作用下、以及发生地震的情况下阻尼器有足够的行程，确保不发生限制位移的情况，为有效限制纵风作用下的结构反应，同时为轨道交通创造尽可能有利的条件，应尽可能取较小的行程，本桥的额定行程最终取值为62cm。