广东九江大桥

广东省九江大桥
摘要：
广东九江大桥是一座特大型独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，位于广东省佛山市南海区九江镇与鹤山市杰洲之间，跨越珠江水系西江主干流，是广湛公路上一座特大型公路桥梁，加强了粤西地区与珠江三角洲的交流。

九江大桥在一定程度上给西江两岸都带来了一定的交通便利。

关键词：预应力、斜拉桥、独塔
一、概述
（一）大桥简介
广东九江大桥是325国道上的一座特大型桥梁，位于广东省佛山市南海区九江镇与鹤山市杰洲之间，跨越珠江水系西江主干流，是广湛公路上一座特大型公路桥梁。

该桥由广东省公路工程处、广东省公路设计院、湖南省路桥公司、湖南省交通设计院、广东省交通科研所联合组成“粤湘九江大桥工程承包公司”承担设计与施工。

九江大桥为2×160米的独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，评标结论为：“技术先进、造价合理、工期较短”，由广东省公路勘察规划设计院负责设计，曾于1990年获得国家科技进步二等奖；1991年获得国家优秀设计铜奖。

大桥于1985年9月28日开建，1988年6月21日正式建成通车，由广东省公路勘察规划设计院负责设计，曾于1990年获得国家科技进步二等奖，1991年获得国家优秀设计铜奖。

全长1675.2米，采用塔、梁、墩固结体系，桥面净宽16米，其中：主桥由两孔160m （跨为2×160米）独塔混凝土斜拉桥与21孔50m连续箱梁组成，全长1370m，引桥由20孔16m先张法预应力混凝土空心板组成，全长320m，塔高80米(自桥面起)。

于1985年9月开工，1988年6月正式建成通车。

两边设0.75的人行道，设计荷载为汽车-20级，挂车-100级，人群荷载350kg每平方米。

通航主孔的船舶撞击力按3000t级轮船考虑，顺水流方向的作用力为1200t，地震烈度为7度，最大风速V=33米每秒，设计洪水频率1/300。

设计流量2.3米每秒。

（二）技术指标
1.采用3m大直径、变截面、深水钻孔嵌岩桩基础，最大桩长70m；
2.采用H型断面、带有水平隔板的塔柱结构；
3.主梁施工采用浮吊逐段直接悬臂拼装；
4.拉索采用热挤压聚乙烯防腐套；
5.长达690m的连续箱梁，采用在柔性墩上多点顶推法施工；
6.采用伸缩量达56cm的大位移伸缩缝装置。

确定方案的几个主要原则是①对于宽阔河流的长大跨径桥梁,合理的主孔和边孔相搭配,以及相应合理的上下部结构。

②主孔和边孔要有相似的结构型式, 尽可能统一施工方法, 力求施工机具全桥通用, 减少增添特殊的新设备。

③要合理地选择边孔的跨径和孔数、引桥的形式和长度及相应的基础形式。

以求得施工设备能充分利用和合理的工期安排。

④对于设计施工联合总承包, 既要考虑结构设计的先进性, 又要考虑到承包施工者的施工技术特长和施工水平, 以及机具设备等装备能力。

⑥两种或多种结构搭配的桥型, 要合理地选择结构类型的分界线, 力求主孔和边孔的结构合理, 并兼顾到伸编缝的设置经济合理。

二、下部构造
九江大桥河床覆盖层为第四纪松散沉积层，最大深度约为60m，沉积物主要是砂。

通航孔以北的桥孔表层为细砂或粉砂，以下为淤泥夹砂或粉砂，接近基岩的覆盖层为砂砾石或淤泥夹中砂。

北段顶锥连续梁桥孔的范围，基岩为变质细砂岩，其天然极限抗压强度为25~52Pa 算术平均值为18.5Pa。

岩面基本上无风化层。

斜拉桥主孔以南的基岩为花岗岩。

覆盖层主要是粗砂、粗砂夹砾石或粗砂夹淤泥。

风化层vengde厚度变化趋向是由北向南逐步加厚，层次的分布是：覆盖层以下为花岗岩风化土、强风化或中等风化的花岗岩、新鲜花岗岩。

中等风化层的厚度为3~9.6不等。

饱和水的抗压强度为3.8~47.3 MPa。

平均值为22.8MPa。

新鲜花岗岩的饱水极限抗压强度为95~147.3MPa。

算术平均值为45.8MPa，计算中值Rc=40.2Mpa。

对于以上的地质构造，较适合的基础首选是桩基。

它可以较容易地穿过厚的覆盖层或强风化岩而支承于新鲜墓岩或中等风化岩上。

全桥除南引桥和北引桥台之外, 均采用钻孔桩基础, 桩径有三种。

南北引桥均为双柱式单排桩基，斜拉桥主孔相邻的两边孔, 以南的连梁跨为双排桩高桩承台基础，斜拉桥主孔以北部分的连梁跨为双柱式单排桩基础。

每墩根变截面桩, 桩径从变化到, 上大下小，通航主孔斜拉桥, 主塔基础为根变截面桩, 直径从变化上大下小。

在选择边孔跨径和基础型式时, 本桥打破了过去深水深华配多孔大跨径的观念。

少用大型深水基础。

在南段边孔水深但覆盖层不厚,采用较小跨径, 基础虽较多, 但桩数少, 能简化施工, 可采用简易的浮箱平台钻桩, 减小大型深水基础设备, 有效的加速施工速度, 降低造价。

北段在施工设备可能的条件下, 采用双柱式大直径桩, 大大的简化了工序, 使得工期更短。

对于朴主墩,水较浅但覆盖层厚, 桩深, 又较靠近岸边, 它给临时桩支承钻桩平台和架设施工便桥创造了有利的条件, 使得混凝土输送泵和钻桩的泥浆输送管能顺利地架设到施工平台上。

本桥顶推法施工的连续梁桥跨的桩墓设计考虑如下的因素
因为双箱分离先后顶推, 顶推启动的瞬间, 以动静摩阻系数之差乘反力作为项推的控制水平力。

本桥睁摩阻系数采用, 动摩阻系数为, 实际上它是设计者根据可能出现的不利因素所规定的安全系数。

考虑上述水平力偏心作用，盖梁虽有一定的刚度, 但却不像群桩承台那样能使双柱变形协调, 特别在柱的自由长度很大时，双柱将发生扭转。

因而需作扭转验算。

在这种情况下, 系梁或承台对改善受力状况是有作用的。

对于长度较大的多跨连续梁控制墩台设计的因素通常是温度变化引起的水平力。

应按支座摩阻系数求出各墩支座滑动的临界温度, 按它们的临界温度逐阶段按各墩的刚度分配水平力。

三、上部构造
全桥上部构造分为三种类型。

第一种类型为南北引桥16跨的先张法预应力空心板。

每块板宽93m, 由15块板组成桥面全宽度。

北岸13孔, 全长208, 南岸7孔长度为112m, 由工地预制场预制后用简易架桥机安装。

第二种类型为双箱单室顶推法施工的该应力混凝土连续梁。

顶推跨径50m, , 跨间不设临时墩。

北岸为7孔一联（40+6x50m）南岸为14孔一联（13x15+40m）。

每箱顶宽8m,底宽4m, 单向横坡1.5%, 两肋向外倾斜。

箱的中心高度3m, 为跨径的1/16.7。

肋厚35cm, 顶板厚24cm, 底板的标准厚度为18cm, 月结构受力需要, 在支座断面的范围加厚至24m。

每个箱的标准断面面积为4.67平方米，两箱分开单独顶推，结束后把中间的桥面翼板现浇成整体。

每个箱的自重按18t/m计。

导梁与箱梁刚性接头，且用32的粗钢筋施加预应力。

在当时施工来说，是我国多点顶推法施工跨径最大的多孔连续梁。

预应力是采用VSL 预应力体系，采用较大吨位的钢绞线作为预应力束筋。

除了斜拉桥通航孔之外, 两岸边孔所连续的孔数主要考虑下面几个原则
（1）伸缩缝的设置。

本桥位干主千线上, 行车速度较高。

应力求高标准、平稳、舒适, 尽量采用多孔一联, 减少伸缩缝的条数。

（2）对于柔性高墩, 多孔连续可使制动力和温度引起的水平力由多个墩台按刚度分配共同承受, 使墩台的设计更加合理。

（3）为了减少顶推结束后解联、落梁、安装伸缩缝的麻烦, 简化设计, 减少施工工序加速工期, 宜于采用多孔一联。

上部构造的第三种型式为2x160m 的独塔斜拉桥, 它的功能就是用大跨径跨越主航道, 满足80x22m的通航净空要求。

它是由承包工期和承包联合体内的设备和施工技术力量等因素确定的。

在设计中, 从施工稳妥、可靠和方便, 对于高墩高桩承台, 高塔和独塔无尾索与锚墩联系的桥跨, 选用塔梁墩固结体系, 竖琴形双面索。

索距的选择、主要是吊装重量的控制, 密索梁体弯矩较小可采用钢筋混凝土箱梁。

故采用索矩, 门式塔架, 本桥索塔的断面型式作过认真的比较。

从锚固排列形式、锚索张拉、断面经济合理等因素选择。

四、拉索问题
根据恒载和施工荷载，通过计算机求解各阶段体系形成过程较合理的拉索初张力。

施工中经各阶段的调索使之较接近设计的理想状态，调索原则是以标高为主，索力为辅。

部分梁体的纵向预应力是在体系形成后，根据活载和恒载内力包络图施加体外预应力。

在拉索的类型与防护方法等问题上，初步设计采用钢绞线VSL拉索锚具。

钢绞线本身带一层PE防护套，外加PE大管防护套。

内内灌水泥浆，为三层防护措施。

从创新、填补我国斜拉桥拉索制造的空白等因素考虑，选用了7厚平行钢丝冷铸墩头锚，PE热挤防护套。

九江大桥运行十年后，70%的拉索PE保护层有不同程度损坏，且1/3的两端锚头锈蚀严重，索力与设计索力有较大偏离。

破坏原因是保护层设计不周以及施工工艺粗糙等因素。

确保大桥的结构安全，分两次进行拉索更换，首先对钢丝锈蚀最严重的11跟索进行更换，再对其余87跟损坏索进行更换，对43跟PE保护层有细微裂缝和伤痕的索进行修补。

新索采用高强镀锌钢丝，抗拉强度大于1600MPa，钢丝相互平行，两端锚具为张拉端锚具，锚头为冷铸墩头锚，锚具各部件表面作镀锌防锈处理。

换索工序为：
（1）新索运抵工地后，进行验收核对，采用防潮措施，并盖帆布防雨，编号待用。

（2）新索在桥面展开、拖动时，要避免索体与桥面接触，防止拉索在拖动中划伤保护层，另外在安装夹具时也应做好防护措施，以免损害索体。

结论：广东九江大桥的设计是一项较为先进的设计方案，其跨度也为当时国内斜拉桥跨度之最，单双箱顶推法运用成功，大大缩减了工程的工期。

不过，由于设计考虑不全以及施工问题，导致了拉索出现锈蚀等问题。

2007年6月15日被运沙船偏离主航道航行撞击大桥，导致桥面坍塌约200米，造成出现伤亡事故。

参考文献：
【1】朱战良.广东九江大桥换索技
术./Article/CJFDTotal-GWGL200305006.htm 【2】郭范围.广东省九江大桥设计简介.
/view/19e8517201f69e31433294f6.html。