南京長江第二大橋北汊大橋總體設計
發布時間：2010-01-14 共2頁
三、橋梁總體設計
1.總體設計原則
綜合考慮橋址地形、地物、水文、地質、通航，以及技術經濟、美學和結構受力要求，盡量做到技術先進、經濟合理、造型美觀、施工方便可行，使用安全耐久，以期達到總體安全、適用、經濟合理之目的。具體操作中，對于主橋側重于先進性、引橋則側重于經濟往來進行橋型方案選擇及橋孔布設。
2．橋型方案及總體布置
橋跨總體布置中，重點考慮下述因素：
·兩岸均已建成長江南京河段達標大堤，為堤防安全，應避開大堤設墩，并留以足夠的安全距離，確保施工及運營期大堤安全。
·考慮北汊航道航跡及其中心位置，盡可能使主橋中心與航道中心一致，并使主橋通航橋孔覆蓋航跡范圍，主橋不少于兩個通航孔，從利于通航和美學考慮，布置了三孔通航孔。
·盡量減少深水基礎，以縮短工期、節省投資。
·主橋邊中跨比大小，既考慮結構合理受力，也考慮方便施工。考慮到一座大跨經PC連續梁或連續剛構在邊路近邊支點梁段裂縫的經驗教訓，本橋主橋設計中，適當減小了邊孔跨徑，降低邊、中跨徑比，以期盡量減小邊跨主拉應力，避免裂縫產生，并有利于施工。
·橋址下伏基巖埋深不大，巖面平整。
·漫灘中引橋適當采用稍大的跨徑，這一跨徑應能跨越兩岸江堤，堤內引橋則以經濟跨徑布設。
·按照軟土路基允許最大填土高度要求，橋頭路堤填土高控制在5m以內。
綜合考慮上述諸因素，在初步設計和技術設計階段，主橋擬定了90 3*165 90m和105＋3*180＋105m兩種跨徑組合的預應力變截面連續箱梁和連續剛構方案進行了同深度的技術經濟比較。結果認為，主孔165m的布孔方案已基本覆蓋了航跡范圍，滿足通航及防洪要求，且大跨徑預應力混凝土連續箱梁結構整體性能良好，剛度大，變形小，行車舒適，斷面抗扭剛度大，抗震性能好，主墩剛度相對較大，抵抗航舶撞擊能力較強，全橋型線簡潔大方，施工難度不大，養護維修方便，造價適度，經專家審查和交通部批準，同意北汊主橋采用主跨 165m的五跨預應力混凝土連續箱梁方案。
最終北汊大橋橋跨總體布設方案為：
主橋 9（）＋3 X 165m＋90in＝675m等截面預應力混凝土連續箱梁橋
北引橋 35m＋16*30m＋5*50m＝733．5m等截面預應力混凝土連續箱梁橋
南引橋 5*50m＋17*30m＋3.5m＝763．5m等截面預應力混凝土連續箱梁橋
全橋長 2172m.
主橋橋面標高，按兩次邊孔在最高通航水位以上留有通航凈高18m考慮，橋面以主橋中心對稱設置2．957％的雙向縱坡，并沒半徑16000m的凸型豎曲線，為改善大橋景觀，展示大橋結構造型美感，在大橋南、北引橋分別設置了半徑為8000m和4136m的平曲線。
3.主橋
（l）主梁截面形式及其構造
大跨度PC 連續梁橋上部構造結構自量占設計荷載的比重，隨著跨度的增加而增大，在保證結構剛度的前提下，盡可能地減輕上部結構自重、并獲得較大的截面有效承載力，是其斷面設計首先考慮的問題。為此，橋梁結構橫斷面布置，將六車道橋梁布置成上、下行分離的大懸臂三向預應力單箱單室斷面，用頂板的橫向預應力和腹板內豎向預應力筋來解決頂板受力及主梁腹板抗剪問題，采用大噸位預應力體系及其合理布設．避免因布束增加頂、底板面積和齒板構造。這樣的三向預應力單箱單室斷面，具有抗扭剛度大，截面效率高、動力性能良好等優點，并能有效地減輕上部構造自重和減小下部結構構造尺寸，節省材料。
主橋箱梁架高由跟部的 8.8m，梁底按二次拋物線變化至跨中的 3.0m，分別為跨徑的1／18.75和1／55，單幅箱梁頂寬15.42m，設置向外的2％橫坡，頂板兩側翼板懸臂長3.96m，頂板厚0.28m，底板寬7.5m，厚1.1～0.3m，因板厚0.9～0.4m.箱梁在墩頂0號塊設厚度為 0.8m的兩道橫隔板，其位置與主墩側壁對應，以便懸臂澆筑時，設置墩梁臨時固結構造，在邊路端部箱梁設2.0m厚橫隔板。PC箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工，梁段劃分為8m（0號塊）＋5*2．5m＋5*3.0m＋5*3.5m＋8*4.0m，中跨、次邊跨合龍段長3.0m，邊跨合龍段長2．0m，邊跨支架現澆段長6．72m，梁段最大重量156t.
（2）預壓力體系
箱梁按三向預應力設計，縱向預應力采用 27φj15.24，25φj15．24， 19φj15.24和 12φj15.24的 ASTM A416－92270級鋼絞線，OVM錨。僅在箱梁跟部幾個梁段布設腹板下彎束，余全為頂板束及底板束。頂、底板來均采用平灣、豎彎結合的空間束，集中錨固于腹板頂部承托中盡量靠近腹板的齒板上，以減小局部應力和利于錨固集中力迅速傳至全斷面。箱梁頂板橫向預應力采用 4φj15.24鋼絞線，BM-4型扁錨，以75的間距布置，單端交替張拉錨固。箱梁腹板內以50m的間距單肢和雙肢設置了φL32精軋螺紋粗鋼筋的豎向預壓力筋、YGM錨。
根據工程總體工期安排，要求主、引橋同步施工，為使主橋縱向預應力張拉作業不受引橋施工干擾，主橋邊孔正彎矩束采用梁端固定錨、梁內張拉錨固的方式設置。
（3）主橋下部構造
采用鋼筋混凝土空心薄壁墩，高樁承臺，群樁基礎。墩身為5m*7.5m矩形薄壁截面，壁厚 1.2m，為抵抗航舶撞擊的局部應力，采用 50號混凝土，并適當加大墩身鋼筋保護層厚度，在其中設置了鋼筋網。主墩承臺厚 3.5m，頂面標高-0.5m，9φ2.5m鉆孔灌注嵌巖樁基礎。
（4）關于應力控制
對大跨度PC 梁式橋，考慮其施工誤差，混凝土性能的不均勻性以及計算理論與這類三向預應力結構工作性狀的差異等，并結合國內已建同類橋架運營實際工作狀況及出現的問題，設計中對主橋上都構造各項應力指標進行了控制，使之留有一定富余和安全儲備，以增加結構安全度和耐久性。計算結果，主橋PC箱梁施工階段最大正應力為 17.4MPa，最小正應力為-0.46MPa，最大主拉應力為-0.8MPa；運營階段最大正應力為 16．7MPa，最小正應力 2.4MPa，最大主抗應力為-0.8MPaMPa.并要求對豎向預應力采取復拉工藝，計算中并僅計其豎向預應力的部分作用，將其余部分豎向預應力作為安全儲備考慮。
4.引橋
兩岸引橋均采用逐孔澆筑的等截面PC連續箱梁，跨兩岸大堤及堤外（河中）橋孔按50m布孔，堤內按30m布孔，鉆孔灌基礎。
