沪通铁路长江大桥主跨1092m公铁两用斜拉桥方案技术可行性论证_白慧明

依 据 目 前 国 内 桥 梁 设 计 能 力 和 材 料 、制 造 、施 工 工
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铁道建筑
June，2011
图 6 主航道桥主塔基础结构（ 单位：cm）
艺、设备等 方 面 技 术 水 平，借 鉴 世 界 桥 梁 工 程 建 设 经 验，主跨1 092 m 公 铁 两 用 斜 拉 桥 在 技 术 上 总 体 是 可 行的。
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主塔采用钢筋混凝土结构 （ 如 图 5 所 示 ） ，主 塔 承 台以上高度 345 m。塔 柱 顺 桥 向 尺 寸 12 ～ 20 m，上 塔 柱标准段横桥向尺寸为 14 m，中塔柱和下塔柱横向 尺 寸为 8. 5 ～ 16. 0 m。
主塔基础采用倒 圆 角 矩 形 沉 井 基 础，平 面 尺 寸 为 72. 4 m × 44. 4 m，高 120 m（ 如图 6 所示） 。
主 要 技 术 标 准 为 ：沪 通 铁 路 按 Ⅰ 级 双 线 铁 路 设 计 ，速 度 目标值 200 km / h，限 制 坡 度 6‰，电 力 牵 引，通 行 双 层 集装箱列车，正线线间距 4. 6 m；城际客运专线 设 计 为 双线，速度目标值 200 km / h（ 预 留 250 km / h） ，限 制 坡 度 20‰，电力牵引，正 线 线 间 距 4. 6 m；高 速 公 路 设 计 速度 100 km / h，荷 载 等 级 为 公 路 Ⅰ 级，公 路 路 面 宽 度 33 m。主航道桥双向通航净宽 900 m，净高 62 m；专用 航道桥单向通航净宽 200 m，净高 45 m。
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达南通捕鱼港口（如图 1 所示）。
图 1 越江桥位示意
2. 2 论证结果 从 河 势 、水 文 、地 质 和 地 震 、通 航 、防 洪 、岸 线 规
划 、工 程 规 模 、通 道 布 局 等 多 方 面 对 比 分 析 ，设 计 推 荐 方 案 各 项 指 标 相 对 较 优 ，且 符 合 有 关 规 划 ，同 时 能 有 效 控 制 两 岸 用 地 ，拆 迁 量 少 ，可 作 为 推 荐 跨 江 通 道 方案。
5 尚需进一步开展的科研试验项目
鉴于本桥属于超 大 型 桥 梁，建 成 后 将 成 为 世 界 桥 梁史上的里 程 碑，因 此 论 证 认 为，应 对 大 桥 的 行 车 性 能、抗风抗震、新材料、新 结 构 等 专 题 开 展 深 入 的 科 学 研 究 ，主 要 包 含 以 下 几 个 方 面 的 内 容 ：
收稿日期：2011-01 -06；修回日期：2011 -02 -15 作者简介：白慧明（1970 — ） ，男，吉林省白城市人，高级工程师，硕士。
2. 1 设计推荐方案 大跨度越江（河） 桥梁的桥位选择主要遵循以下
基本原则： 1） 河道、岸线顺直，河床、深泓线稳定，河势稳定； 2） 工程地质和水 文 地 质 条 件 相 对 较 好，区 域 地 质
参考无锡至南通公路过江通道的路线控制规划研究结 论，沪通铁路越江桥 位 应 在 预 控 的 锡 通 通 道 走 廊 范 围 内进行选择。设计最终推荐桥位为十三圩桥位（ 十三 圩—横沙—捕鱼港） ：南岸 在 张 家 港 市 的 十 三 圩 港，跨 南通水道，过横港暗 沙，跨 越 天 生 港 中 段 水 道，北 岸 到
2 桥位选择
1 工程概况
沪通铁路是我国铁路网沿海通道中的重要组成部 分 ，是 鲁 东 、苏 北 与 上 海 、苏 南 、浙 东 地 区 间 最 便 捷 的 铁 路运输通道，也是长 三 角 地 区 快 速 轨 道 交 通 网 的 重 要 组成部分。北起江苏 省 南 通 市 南 通 西 站，向 南 跨 越 长 江经过张家港、常熟，至 太 仓 分 叉 后，分 别 接 入 京 沪 铁 路安亭站和上海浦东铁路四团站，全长 258 km。
由于 本 桥 斜 拉 索 长 度 大、截 面 大、重 量 大，斜 拉 索 制造、运输安装困难 等，设 计 研 究 了 采 取 并 行 索 布 置、 整索制造的平行钢 丝 束 索 方 案，以 及 单 股 防 护、制 造、 运 输 、安 装 的 钢 绞 线 索 方 案 。 两 种 方 案 各 有 优 缺 点 ，均 是 可 行 的 ，可 在 下 阶 段 结 合 耐 久 性 、疲 劳 等 性 能 综 合 比
设计推荐的大桥孔跨布置方案如下： 1）正桥 主航 道 桥 142 + 462 + 1 092 + 462 + 142 = 2 300 m双塔三索面五跨斜拉桥； 天生港航道桥 2 × 112 + 154 + 308 + 154 = 840 m 变高度连续钢桁梁； 跨横港沙区段 112 m 连续钢桁梁； 跨南北大堤区段 112 m 连续钢桁梁。 正桥钢梁范围总长 5. 888 km。 2）南北两岸引桥 北引桥 以跨度 48 m 简支混凝土箱梁为主，共计 36 孔，总长 1 771. 2 m； 南引桥 以跨度 48 m 简支混凝土箱梁为主，共计 63 孔，跨沿江公路、三干河等节点用主跨 80 m 混 凝 土 连续梁，总长3 459. 6 m。 沪通铁路长江大桥设 计 范 围 长 11. 07 km，其 中 公 铁合建段长 7. 216 km（ 如图 2 所示） 。
图 2 沪通铁路长江大桥全桥桥式概略（ 单位：m）
主航道桥采用钢整体桥面与钢桁相结合的三片桁 架结构，其立面和横 截 面 分 别 如 图 3 和 图 4 所 示。 主 梁 桁架桁高 16. 0 m，N 形桁式，节间距 14 m。桁宽 2 × 17. 5 m，每个主桁节 点 均 有 横 联。 底 部 钢 箱 梁 作 为 桁 架下弦，同时兼作 铁 路 整 体 桥 面。 主 梁 上 弦 平 面 设 公 路 正 交 异 性 钢 桥 面 板 ，与 上 弦 一 起 参 与 主 梁 共 同 受 力 。
图 5 主航道桥主塔结构（ 单位：cm）
选后确定。 主 塔 墩 基 础 荷 载 大 、地 震 响 应 大 且 船 撞 力 大 ，采 用
浮运的钢—混凝土组合沉井基础方案是合适的。 静、动 力 分 析 表 明，主 桥 结 构 受 力 及 抗 风、抗 震 满
足要求；风—车—桥耦 合 动 力 分 析 表 明 主 桥 能 够 满 足 列车的行车安全性和 舒 适 性 要 求，但 需 在 下 阶 段 通 过 试验研究予以确认。
沪通铁路长江大桥目前研究的桥位位于锡通公路 过江通道处，上距江阴长江大桥约 45 km，下距 苏 通 长 江大桥约 40 km。 沪 通 铁 路 长 江 大 桥 与 公 路 共 通 道 建设。
沪通铁路长江大 桥 结 合 长 三 角 城 际 铁 路 规 划、锡 通公路通道规划，建设为 4 线铁路和 6 车道高速公路。
游侧。 桥型方案的拟定应综合考虑河道各区域的河床地
形 、水 文 、通 航 条 件 、水 利 防 洪 等 多 种 因 素 ，参 照 长 江 水 域已建桥梁的工程经 验，并 与 当 前 国 际 上 桥 梁 建 设 的 研究进展相结合。
由于航道主管部门要求该桥主通航孔跨径不得小 于 苏 通 长 江 公 路 大 桥 ，综 合 考 虑 桥 位 处 主 河 槽 的 形 态 ， 尽量减小建桥对通航 的 影 响，设 计 推 荐 主 河 槽 通 航 区 域采用 1 092 m 斜拉桥方案。北岸天生港通航水道区 域采用主孔 308 m 连 续 钢 桁 梁 跨 过 航 道，以 满 足 上 游 重工企业的产品下水要求。
比较稳定； 3） 江面相对较窄（ 桥梁长度尽量短） ，以 减 小 工 程
规 模 ，降 低 工 程 造 价 ； 4） 航道条件尽量好，对航运影响小； 5） 两岸接线顺畅，与 两 岸 城 市 规 划 和 岸 线 利 用 相
协调。 根据 桥 址 河 段 航 道、河 势、两 岸 岸 线 现 状 与 规 划，
3 桥型方案拟定
3. 1 设计推荐方案 沪通铁路长江大 桥 桥 址 处 江 面 宽 阔，水 流 流 向 较
为 发 散 ，江 中 存 在 横 港 暗 沙 ，南 岸 主 航 道 与 北 岸 专 用 航 道 存 在 夹 角 ，为 保 证 桥 轴 线 与 两 航 道 正 交 ，同 时 减 小 建 桥 对 水 流 和 河 势 的 影 响 ，桥 轴 线 在 江 中 设 置 曲 线 一 处 ， 曲线半 径 R = 4 009. 45 m，桥 上 4 线 铁 路 按 同 心 圆 布 置 ，其 中 通 嘉 苏 城 际 铁 路 位 于 上 游 侧 ，沪 通 铁 路 位 于 下
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2011 年第 6 期
Railway Engineering
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文 章 编 号 ：1003 -1995 （ 2011 ） 06 -0001 -04
沪通铁路长江大桥主跨1 092 m公铁两用 斜拉桥方案技术可行性论证
白慧明
（ 中国国际工程咨询公司，北京 100048）
摘要：沪通铁路长江大桥是目前国际上最大跨度公铁两用大桥，不 仅 跨 度 大、荷 载 大、结 构 复 杂，而 且 投 资较大，多方 关 注。 本 文 介 绍 了 中 国 国 际 工 程 咨 询 公 司 针 对 其 桥 位 选 择、桥 式 方 案 拟 定 以 及 主 跨 1 092 m的技术可行性等内容进行论证的结果，并提出了一些建议，供初步设计阶段参考，同时介绍了需 要进行的关键科研内容。 关键词：沪通铁路 公铁两用斜拉桥 技术可行性 论证 中图分类号：U442. 5 + 4 文献标识码：A
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沪通铁路长江大桥主跨1 092 m公铁两用斜拉桥方案技术可行性论证
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图 3 主航道桥桥式布置（ 单位：m）
图 4 主航道桥主梁横截面布置（ 单位：mm）
3． 2 论证结果 按目前技术水平，主 跨 超 过 千 米 的 桥 梁 可 采 用 斜
拉桥和悬索桥。若采 用 悬 索 桥，需 要 在 江 中 设 置 巨 大 锚碇，对通航、水 利 都 有 较 大 影 响，且 工 程 量 大、投 资 大 。 斜 拉 桥 方 案 具 有 刚 度 大 、抗 风 稳 定 性 好 、对 航 道 水 利 影 响 小 ，以 及 经 济 性 好 等 优 点 。 因 此 ，设 计 推 荐 斜 拉 桥方案是合适的。
沪通铁路长江大桥是新建沪（上海） 通（南通） 铁 路和通苏嘉城际铁路 的 控 制 性 工 程，建 成 后 将 是 世 界 上规模最大的 公 铁 两 用 桥 梁，主 跨1 092 m，主 航 道 孔 径布置为 （140 + 462 + 1 092 + 462 + 140 ） m。主 跨 跨 度 大 、荷 载 大 、结 构 非 常 复 杂 ，不 论 是 桥 位 的 选 择 ，桥 式 方 案 的 拟 定 ，还 是 关 键 技 术 的 研 究 ，对 桥 梁 工 程 界 都 是 严峻的挑战。对于投资较大的基础性交通设施建设， 国家非常重视，国家 发 改 委 委 托 中 国 国 际 工 程 咨 询 公 司，对主跨 1 092 m 斜 拉 桥 方 案 的 技 术 可 行 性 进 行 专 题论证评估。本文简要介绍了论证评估的主要结果。
4 论证阶段建议
本桥 跨 度 大、荷 载 大、结 构 复 杂，现 行 规 范 不 能 完 全涵盖，设计和施工 存 在 很 大 的 技 术 难 度，因 此，应 对 主 桥 结 构 体 系 、主 梁 、主 塔 等 进 一 步 深 入 研 究 和 优 化 ：
1）对主桥结构体系的不同方案进行比较和优化； 2）对平行钢丝束索和钢绞线索两种斜拉索体系 方案进行深入研究和比较； 3）对主梁具体方案进行深入研究和细化； 4） 对主塔采用钢 塔，钢—混 凝 土 组 合 塔 以 及 更 高 强度等级混凝土材料进行研究和比较。
针 对 主 梁 轴 向 压 力 大 的 特 点 ，设 计 创 新 地 采 用 了 新 型 加 劲 梁 断 面 结 构 ，公 路 、铁 路 均 采 用 整 体 钢 桥 面 板 并 参 与 总 体 受 力 ，有 效 增 加 了 加 劲 梁 横 断 面 的 受 力 面 积 ，突 破 了 桥 梁 跨 度 受 制 于 钢 梁 杆 件 因 受 力 大 而 难 于 设 计 、制 造 的 瓶 颈 ； 同 时 采 用 高 强 度 钢 材 ， 不 仅 充 分 发 挥 了 材 料 性 能 ，而 且 有 利 于 减 轻 桥 梁 自 重 。 大 桥 主 梁 形 式 及 主 要 构 造 是 合 理 的 ，采 用 高 强 度钢材是合适的。