深中通道中山大桥主塔设计
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总 第 ２９２ 期 ２０１９ 年 第 １ 期
交 通 科 技 ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１７５７０．２０１９．０１．０１２
Leabharlann Baidu
ＳｅｒｉａｌＮｏ．２９２ Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０１９
深中通道中山大桥主塔设计
王 旋
（中 铁 大 桥 勘 测 设 计 院 集 团 有 限 公 司 武 汉 ４３００５６）
中山大桥是深中通道中跨越横门东水道的通 航孔桥，采 用 主 跨 为 ５８０ ｍ 的 整 幅 钢 箱 梁 斜 拉 桥，桥面宽４３．５ ｍ，设 ２．５％ 双 向 横 坡，大 桥 为 ５ 跨连续结构，跨 径组 成为 １１０ ｍ＋１８５ ｍ＋５８０ ｍ ＋１８５ ｍ＋１１０ ｍ，全 长 １１７０ ｍ，边 主 跨 比０．５０９， 平面布置见图１。主梁采用流 线 型 扁 平 整 体 钢 箱 梁，桥梁 中 心 线 处 梁 高 ４．０ ｍ，全 宽 （包 括 风 嘴 ） ４５．９４ｍ；斜拉索采用直径７ｍｍ 的高强镀锌钢丝 束斜拉索，标准强 度１９６０ ＭＰａ；主 塔 为 钢 筋 混 凝 土结构，自承台顶面以上塔高 ２１３．５ ｍ，桥 面以上 塔高１５３．０ｍ；基础 采 用 直 径 ３．０ ｍ 的 钻 孔 灌 注 群桩基础 。 ［１］
４４
王 旋 ：深 中 通 道 中 山 大 桥 主 塔 设 计
２０１９ 年 第 １ 期
９） 地 震 设 防 标 准：Ｅ１ 概 率 水 准 １００ 年 １０％，Ｅ２概率水准１００ 年４％。
１０）船 舶 撞 击 力 标 准 ：通 航 ３ 万ｔＴＥＵ。 １１）设 计 使 用 年 限 ：１００ 年 。
３ 桥 塔 结 构 设 计
１ 工 程 概 况
深中通道 是 继 港 珠 澳 大 桥 之 后 又 一 世 界 级 “隧 、岛 、桥 、地 下 互 通 ”集 群 工 程 ，是 我 国 交 通 基 础 设施建设史上的又一巨大挑战。工程区域属南亚 热 带 海 洋 性 季 风 气 候 区 ，受 热 带 气 旋 影 响 频 繁 ；月 平 均最高气温为２８ ℃，极端高温达３８．７ ℃，月平 均气温为１１．４ ℃，极 端 低 温 为 －１．３ ℃；海 域 潮 汐类型属于不规则半日潮，平均潮差在０．８５～１．７０ ｍ；基 岩 风 化 层 深 厚 ，中 微 风 化 岩 面 起 伏 较 大 ，存 在 风化 深 槽 ；年 平 均 风 速在 ２．０～３．１ ｍ／ｓ间 ，根 据 测 风 塔 实 测 数 据 推 算 ，设 计 风 速狏１０＝３９．１ ｍ／ｓ。
通过前期论 证，桥 塔 采 用 Ｈ 形 塔，塔 柱 采 用 切 面 元 素 ，白 天 阳 光 照 耀 在 桥 塔 的 切 面 上 ，呈 现 不 同 的 效 果 ，让 整 座 桥 的 视 觉 效 果 丰 富 多 变 ，切 面 元 素也使得桥塔在美学表达上轻盈简洁 。 ［２］
根据总体布 置，通 过 受 力 分 析 并 结 合 景 观 风 格，确定桥塔为 Ｈ 形 钢 筋 混 凝 土 结 构，由 ２ 座 塔 柱 、上 、下 横 梁 、塔 底 连 接 系 梁 及 塔 顶 装 饰 区 组 成 。 主塔采用 Ｃ５０混凝土，桥塔结构见图２。
图 ２ 桥 塔 结 构 图 （单 位 ：ｍ）
３．１ 塔 柱 塔柱外 轮 廓 尺 寸 纵 桥 向 宽 ７．５～９．０～１４．０
ｍ，上 塔 柱 壁 厚 １．５５～２．３０ ｍ，下 塔 柱 壁 厚 １．８ ｍ； 横桥向宽 ７．０～８．２～１２．３ ｍ，上 塔 柱 壁 厚 １．２～ １．６ ｍ，下 塔 柱 壁 厚 １．８ ｍ。 塔 柱 截 面 为 单 箱 单 室 ， 主 塔 尺 寸 变 化 根 据 塔 高 斜 率 确 定 ，断 面 采 用 切 面 元 素，断面均设置倒角。塔柱典型断面图见图３。
下横梁位于主 梁 底 下，顶 面 设 置 有 支 座 垫 石 及 阻 尼 器 垫 块 。 为 变 高 变 宽 梁 ，单 箱 单 室 断 面 ，跨 中梁高６．０ ｍ，上、下 宽 ７ ｍ；与 塔 柱 交 接 处 梁 高 ９．０ｍ、上 宽 ９．５８７ ｍ、下 宽 １０．３３１ ｍ。 顶、底 板 厚１．０ｍ，腹板厚１．２ｍ，设置支座 处设 １．０ ｍ 厚 隔板，横梁中心设１．５ｍ 厚隔板。 ３．４ 上 横 梁 及 塔 顶 装 饰 区
图 １ 平 面 布 置 图 （单 位 ：ｍ）
２ 主 要 技 术 标 准
５）建 筑 限 界 ：标 准 段 总 宽 度 ４０．５ ｍ。
１）公 路 等 级 ：高 速 公 路 。
６）设 计 洪 水 频 率 ：１／３００。
２）行 车 道 数 ：双 向 ８ 车 道 ＋ 紧 急 停 车 带 。
７）通 航 （１９８５ 国 家 高 程 ）：最 高 通 航 水 位
３）设 计 车 速 ：１００ｋｍ／ｈ。
３．２２ｍ，最 低 通 航 水 位 －０．５６ ｍ；通 航 净 空：３９０
４）汽 车 荷 载 等 级 ：公 路 －Ｉ级 。
ｍ×５３．５ ｍ。
８）抗风设计标准：地 面 以 上 １０ ｍ 高，１００ 年
收 稿 日 期 ：２０１８０９０４
重 现 期 的 １０ ｍｉｎ 平 均 年 最 大 风 速 ３９．１ ｍ／ｓ。
摘 要 深中 通 道 中 山 大 桥 为 双 塔 钢 箱 梁 斜 拉 桥，跨 径 布 置 组 成 为 １１０ ｍ＋１８５ ｍ＋５８０ ｍ＋１８５ ｍ＋１１０ｍ，全长１１７０ｍ。主塔为 Ｈ 形塔，自承台顶面以上塔高２１３．５ｍ，主要特点 为 塔 柱 采 用 新 颖的不规则多边形截面、塔底连接系梁兼顾景观及结构受力、索 锚 区 预 应 力 布 置 受 限、横 梁 预 应 力 交叉锚固于横梁中部以避开塔 柱 开 槽。 对 此，文 中 主 要 介 绍 桥 塔 结 构 设 计、关 键 技 术 研 究 及 计 算 分析结果。 关键词 深中通道 中山大桥 Ｈ 形塔 结构设计 关键技术 计算分析
图 ３ 塔 柱 断 面 图 （单 位 ：ｃｍ）
３．２ 塔 底 连 接 系 梁 塔底连接系梁为加强塔柱与基础间的抗船撞
需 要 ，将 塔 柱 与 基 础 连 接 成 整 体 （船 撞 最 高 标 高 ＋ ４．０ｍ）。系梁为单箱单室断面，每１１．２ｍ 增加１ 道隔墙，隔墙厚１ｍ，横梁中心设１．５ｍ 隔板。跨 中梁高９．５ｍ，上、下宽１０ ｍ；与 塔 柱 交 接 处 梁 高 １３．５ｍ，上 宽 １２．８８４ ｍ，下 宽 １４ ｍ。 顶 板、腹 板 厚 １．２ ｍ，底 板 厚 １．５ ｍ。 ３．３ 下 横 梁
交 通 科 技 ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１７５７０．２０１９．０１．０１２
Leabharlann Baidu
ＳｅｒｉａｌＮｏ．２９２ Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０１９
深中通道中山大桥主塔设计
王 旋
（中 铁 大 桥 勘 测 设 计 院 集 团 有 限 公 司 武 汉 ４３００５６）
中山大桥是深中通道中跨越横门东水道的通 航孔桥，采 用 主 跨 为 ５８０ ｍ 的 整 幅 钢 箱 梁 斜 拉 桥，桥面宽４３．５ ｍ，设 ２．５％ 双 向 横 坡，大 桥 为 ５ 跨连续结构，跨 径组 成为 １１０ ｍ＋１８５ ｍ＋５８０ ｍ ＋１８５ ｍ＋１１０ ｍ，全 长 １１７０ ｍ，边 主 跨 比０．５０９， 平面布置见图１。主梁采用流 线 型 扁 平 整 体 钢 箱 梁，桥梁 中 心 线 处 梁 高 ４．０ ｍ，全 宽 （包 括 风 嘴 ） ４５．９４ｍ；斜拉索采用直径７ｍｍ 的高强镀锌钢丝 束斜拉索，标准强 度１９６０ ＭＰａ；主 塔 为 钢 筋 混 凝 土结构，自承台顶面以上塔高 ２１３．５ ｍ，桥 面以上 塔高１５３．０ｍ；基础 采 用 直 径 ３．０ ｍ 的 钻 孔 灌 注 群桩基础 。 ［１］
４４
王 旋 ：深 中 通 道 中 山 大 桥 主 塔 设 计
２０１９ 年 第 １ 期
９） 地 震 设 防 标 准：Ｅ１ 概 率 水 准 １００ 年 １０％，Ｅ２概率水准１００ 年４％。
１０）船 舶 撞 击 力 标 准 ：通 航 ３ 万ｔＴＥＵ。 １１）设 计 使 用 年 限 ：１００ 年 。
３ 桥 塔 结 构 设 计
１ 工 程 概 况
深中通道 是 继 港 珠 澳 大 桥 之 后 又 一 世 界 级 “隧 、岛 、桥 、地 下 互 通 ”集 群 工 程 ，是 我 国 交 通 基 础 设施建设史上的又一巨大挑战。工程区域属南亚 热 带 海 洋 性 季 风 气 候 区 ，受 热 带 气 旋 影 响 频 繁 ；月 平 均最高气温为２８ ℃，极端高温达３８．７ ℃，月平 均气温为１１．４ ℃，极 端 低 温 为 －１．３ ℃；海 域 潮 汐类型属于不规则半日潮，平均潮差在０．８５～１．７０ ｍ；基 岩 风 化 层 深 厚 ，中 微 风 化 岩 面 起 伏 较 大 ，存 在 风化 深 槽 ；年 平 均 风 速在 ２．０～３．１ ｍ／ｓ间 ，根 据 测 风 塔 实 测 数 据 推 算 ，设 计 风 速狏１０＝３９．１ ｍ／ｓ。
通过前期论 证，桥 塔 采 用 Ｈ 形 塔，塔 柱 采 用 切 面 元 素 ，白 天 阳 光 照 耀 在 桥 塔 的 切 面 上 ，呈 现 不 同 的 效 果 ，让 整 座 桥 的 视 觉 效 果 丰 富 多 变 ，切 面 元 素也使得桥塔在美学表达上轻盈简洁 。 ［２］
根据总体布 置，通 过 受 力 分 析 并 结 合 景 观 风 格，确定桥塔为 Ｈ 形 钢 筋 混 凝 土 结 构，由 ２ 座 塔 柱 、上 、下 横 梁 、塔 底 连 接 系 梁 及 塔 顶 装 饰 区 组 成 。 主塔采用 Ｃ５０混凝土，桥塔结构见图２。
图 ２ 桥 塔 结 构 图 （单 位 ：ｍ）
３．１ 塔 柱 塔柱外 轮 廓 尺 寸 纵 桥 向 宽 ７．５～９．０～１４．０
ｍ，上 塔 柱 壁 厚 １．５５～２．３０ ｍ，下 塔 柱 壁 厚 １．８ ｍ； 横桥向宽 ７．０～８．２～１２．３ ｍ，上 塔 柱 壁 厚 １．２～ １．６ ｍ，下 塔 柱 壁 厚 １．８ ｍ。 塔 柱 截 面 为 单 箱 单 室 ， 主 塔 尺 寸 变 化 根 据 塔 高 斜 率 确 定 ，断 面 采 用 切 面 元 素，断面均设置倒角。塔柱典型断面图见图３。
下横梁位于主 梁 底 下，顶 面 设 置 有 支 座 垫 石 及 阻 尼 器 垫 块 。 为 变 高 变 宽 梁 ，单 箱 单 室 断 面 ，跨 中梁高６．０ ｍ，上、下 宽 ７ ｍ；与 塔 柱 交 接 处 梁 高 ９．０ｍ、上 宽 ９．５８７ ｍ、下 宽 １０．３３１ ｍ。 顶、底 板 厚１．０ｍ，腹板厚１．２ｍ，设置支座 处设 １．０ ｍ 厚 隔板，横梁中心设１．５ｍ 厚隔板。 ３．４ 上 横 梁 及 塔 顶 装 饰 区
图 １ 平 面 布 置 图 （单 位 ：ｍ）
２ 主 要 技 术 标 准
５）建 筑 限 界 ：标 准 段 总 宽 度 ４０．５ ｍ。
１）公 路 等 级 ：高 速 公 路 。
６）设 计 洪 水 频 率 ：１／３００。
２）行 车 道 数 ：双 向 ８ 车 道 ＋ 紧 急 停 车 带 。
７）通 航 （１９８５ 国 家 高 程 ）：最 高 通 航 水 位
３）设 计 车 速 ：１００ｋｍ／ｈ。
３．２２ｍ，最 低 通 航 水 位 －０．５６ ｍ；通 航 净 空：３９０
４）汽 车 荷 载 等 级 ：公 路 －Ｉ级 。
ｍ×５３．５ ｍ。
８）抗风设计标准：地 面 以 上 １０ ｍ 高，１００ 年
收 稿 日 期 ：２０１８０９０４
重 现 期 的 １０ ｍｉｎ 平 均 年 最 大 风 速 ３９．１ ｍ／ｓ。
摘 要 深中 通 道 中 山 大 桥 为 双 塔 钢 箱 梁 斜 拉 桥，跨 径 布 置 组 成 为 １１０ ｍ＋１８５ ｍ＋５８０ ｍ＋１８５ ｍ＋１１０ｍ，全长１１７０ｍ。主塔为 Ｈ 形塔，自承台顶面以上塔高２１３．５ｍ，主要特点 为 塔 柱 采 用 新 颖的不规则多边形截面、塔底连接系梁兼顾景观及结构受力、索 锚 区 预 应 力 布 置 受 限、横 梁 预 应 力 交叉锚固于横梁中部以避开塔 柱 开 槽。 对 此，文 中 主 要 介 绍 桥 塔 结 构 设 计、关 键 技 术 研 究 及 计 算 分析结果。 关键词 深中通道 中山大桥 Ｈ 形塔 结构设计 关键技术 计算分析
图 ３ 塔 柱 断 面 图 （单 位 ：ｃｍ）
３．２ 塔 底 连 接 系 梁 塔底连接系梁为加强塔柱与基础间的抗船撞
需 要 ，将 塔 柱 与 基 础 连 接 成 整 体 （船 撞 最 高 标 高 ＋ ４．０ｍ）。系梁为单箱单室断面，每１１．２ｍ 增加１ 道隔墙，隔墙厚１ｍ，横梁中心设１．５ｍ 隔板。跨 中梁高９．５ｍ，上、下宽１０ ｍ；与 塔 柱 交 接 处 梁 高 １３．５ｍ，上 宽 １２．８８４ ｍ，下 宽 １４ ｍ。 顶 板、腹 板 厚 １．２ ｍ，底 板 厚 １．５ ｍ。 ３．３ 下 横 梁