望东长江公路大桥主桥设计

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设

望东长江公路大桥主桥设计

尤吉1，魏乐永S尹超3

(1.安徽省交通控股集团有限公司，安徽合肥230088；2.中交公路规划设计院有限公司，北京100010；

3.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥230088)

摘要:望东长江公路大桥是目前国内外已建最大跨度组合梁斜拉桥，主桥设计为(78+228+638+228+78)m双塔双索面半漂浮体系。主梁设计为PK箱组合梁,采用了在预制桥面板中预先埋设部分横隔板的钢混组合梁一体化设计方案。大桥主塔设计为钻石型桥塔，塔高216m。塔柱下横梁与下塔柱结合部位采取圆弧过渡，设计为外挑7.15m的大悬臂结构。桥塔基础塔采用矩形承台及群桩基础。全桥共设224根斜拉索，采用4X28对扇形空间索面布置。

关键词:斜拉桥;组合梁;一体化设计;大悬臂结构桥塔;桥梁设计

中图分类号:U44&27；U442.5十2文献标识码：A文章编号：1673-5781(2019)01-0050-04

1工程概况

望东长江公路大桥是国家高速公路网中“G35”济南至广州高速公路组成部分，大桥南岸为池州市东至县，北岸为安庆市望江县。桥址位于长江东流河段的进口段牌石矶下游侧，桥址处最高通航水位97m,最低通航水位3.10m,100年一遇水位20.61m,300年一遇水位21.65m,主通航孔单孔双向净宽575m,单孔单向2X325m,净高24m[1]。大桥主跨638m,主桥全联长1250m均采用组合梁设计，是目前国内外已建最大跨径、最长联长组合梁桥。主桥桥型立面布置如图1所示。

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图i主桥立面布置图

2主要设计技术指标

(1)公路等级:双向六车道高速公路。

⑵设计速度：100km/h o

(3)车辆荷载等级:公路一I级。

(4)最大纵坡：2.5%；桥面横坡:双向2%。

(5)抗震设防标准:大桥的地震动峰值加速度0.05g o

(6)施工阶段基本风速：23.8m/s(重现期：20年)；运营阶段基本风速:27.lm/s(重现期:100年)。

⑺设计洪水频率：300年一遇。3主体设计

3.1主桥总体布置

跨径布置为(78+228+638+228+78)m,主通航孔由638m的主跨跨越，副通航孔由228m的边跨跨越，辅助通航孔由78m的辅助跨跨越。索塔处设置竖向支座、横向抗风支座,纵向设置2个E型动力耗能装置,全桥共4个；辅助墩设置竖向弹性支座(一侧为单向滑动，一侧为双向滑动)，支座竖向刚度600kN/cm；a渡墩处设置竖向支座、横向抗风支座。组合梁南北两端各设一道伸缩缝，其不受约束的伸缩总量为1040mm。斜拉索采用抗拉标准强度为1860MPa平行钢绞线斜拉索，拉索最长34&99m,全桥共224根斜拉索，扇形空间索面布置。斜拉索在主梁上采用锚拉板构造锚固,在索塔上采用钢锚梁构造锚固,张拉端设置在塔端。

3.2组合梁设计

组合梁桥是混凝土桥面板与钢梁通过连接件组合在一起共同受力的梁型。相较于钢箱梁，组合梁以廉价且刚度较大的混凝土桥面板代替了造价较高且受力复杂的正交异性钢桥面板，因此它在经济性及耐久性上有一定的优势;相较于混凝土梁,组合梁的自重较轻,更加适用于大跨度斜拉桥,且施工质量更易控制②。由于组合梁独特的优势，它在国内外中、大跨度斜拉桥上被较多采用。望东大桥全联长1250m均设计为组合梁,主梁共13种类型,123个梁段，其中设计采用浮吊起吊梁段最大重量485.5t,采用桥面吊机起吊梁段最大吊重39&5t o 3.2.1主梁断面设计

主梁采用PK箱组合梁，梁高3.5m,宽(含导流板)3&0m o 主梁标准断面如图2所示。PK箱形组合梁由顶板、底板、边腹板、中腹板、横隔板构成，钢梁为分离式的倒梯形双箱，两箱通过中间的钢横梁连接。钢梁构造示意如图3所示。钢梁采用钢材Q345D。混凝土桥面板分为预制桥面板与纵向湿接缝以及横向

收稿日期：2018-12-25；修改日期：2019-01-16

基金项目：交通运输部建设科技基金项目(基金编号：2014318J14250)；安徽省交通厅科技基金项目(基金编号：2012418).作者简介:尤吉(1981-),男，安徽五河人，博士，安徽省交通控股集团有限公司高级工程师.

50《工程与建设》2019年第33卷第1期

尤 吉，等:望东长江公路大桥主桥设计

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1113韶设湿接缝三部分。桥面板全宽35. 2m,横向4块预制板宽分别为

7. 98m.7. 9m.7. 9m.7. 98m,纵向湿接缝分为I 、U 、III 三类,分别宽

0. 82m 、0. 6m 、0. 6m,横向湿接缝宽均为0. 5m o 钢梁上铺设混凝 土桥面板，钢混通过剪力钉连接以形成组合截面。工字钢上翼

缘布置6列©22 X 250焊钉，横桥向间距17cm,顺桥向间距

15cm 。中腹板顶板布置©22X150焊钉，其横桥向、顺桥向间距

均为15cm,横隔板上翼缘布置机9 X 150焊钉，横桥向间距

20cm 、顺桥向间距15cm 。全桥组合梁节段标准长度10. 8m 、边

跨尾索区节段为7. 2m o

图3钢梁构造示意图

3. 2.2 钢混主梁一体化设计

目前，钢混组合梁的钢梁与桥面板叠加施工工艺,大多数 采用两种方式。第一种是将预制好的桥面板铺设于已架设钢

结构梁段的纵横梁上，通过设置于纵梁和横梁上的湿接缝，将

各桥面板连接成整体并与钢结构叠合为一体，如杨浦大桥、南

浦大桥、青州闽江桥、武汉二七桥匕―刃。该方案现场湿接缝较

多,受力龄期差异较大。希腊Rion —antRion 桥与上海东海大

桥采用的是现浇桥面板模式页，即在完成组合梁的钢结构梁体

加工后,在其上进行混凝土桥面板的浇筑，两侧各留出一定长

度的湿接缝,主梁节段通过桥面吊机或浮吊整体起吊连接后，

现场浇筑梁段间混凝土桥面板的湿接缝⑺。该方案可有效减

小现场工作量，易于控制质量,但混凝土的前期收缩无法有效

释放，将在钢梁上产生一定的二次应力;此外,混凝土桥面板内 需设置较多配筋⑻。

望东大桥主桥在设计中提出了钢混一体化的组合梁设计 及施工方案。桥面板在预场集中预制后，存放6个月后，在钢

梁胎架上与钢梁叠合形成整体梁段，然后运至现场整体吊装。

设计中，借鉴了钢箱梁组装的工艺，将一部分横隔板及其上翼

缘作为预埋件在预制桥面板时预埋,在板梁叠合时,焊接横隔 板对接焊缝。该种工艺主要优点有:①将大量工作放在工厂胎

架上完成,质量易控制,架设现场工作量小,工期较短⑨；②梁

体浇筑完成后在梁场存放6个月，充分减小混凝土桥面板受力

龄期的差异性;③借鉴钢箱梁组拼工艺,将横隔板拆分为上、下 两部分，一部分随预制板预埋,拼装时横隔板对接,可大量减少 桥面板横向湿接缝的数量,降低由湿接缝处产生裂缝的概率。

如图4、5所示。

”横向湿接缝

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图5组合梁一体化施工图

3.3桥塔及基础3. 3.1基础设计

主塔采用矩形承台及群桩基础，承台顶标高为7. 0m,厚

8m,下设32根直径3. 0m 的钻孔灌注桩，按端承桩设计。承台

采用C35混凝土，桩基采用C30水下混凝土。大桥南主塔位 于长江主河道，河床为裸露中风化灰岩，岩面起伏倾斜度达

26°,最大高差10. 8m o 由于施工水域不允许使用爆破方法整 平岩面，经过工期、成本、施工安全性多方面比较，主墩钢围堰

采取高低刃脚结构设计形式，采用整体卧式拼装、气囊下水、卧

式浮运、整体水中竖转、定位、着床、封底施工工艺［诃。该方案

实施时，钢围堰在专业船厂整体加工,保证了钢结构的焊接质

量,避免了现场拼装受外界环境因素影响造成的焊接质量问

题;与钢围堰工地现场立向拼装进行对比,节省了 10%〜15%

用钢量；钢围堰可提前在厂家进行加工，节约工期2

个月

3. 3. 2 大悬臂混凝土塔柱设计

大桥主塔设计为钻石型桥塔，如图6所示，主塔塔高

216m,采用C50混凝土，桥面以上为倒Y 型。上塔柱为抗风性 能较好的八边形断面,高度为76m ；断面为单箱单室结构形式,

塔柱正面开宽1.6X0. 2m 的凹槽。中塔柱为六边形断面，高 度为102. 8m,单肢断面为单箱单室结构形式，根据受力需要,

沿高度方向塔柱外侧壁厚按直线变化从0. 95m 到1. 25m 。下

塔柱为断面为单箱双室结构形式，横桥向宽32. 0m,顺桥向宽

9. 2m o 墙式断面在中间设1道横隔墙，厚0. 8m ；下塔柱顺桥

向壁厚1.5m,横桥向壁厚3.0m 。为增强索塔的景观效果，在

下塔柱外壁处沿高度方向开了 5道景观凹槽。

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