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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


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铁道建筑
June,2011
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。
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。
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。
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
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。
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 :
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。
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 。
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
铁道建筑
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
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) 。
2011 年第 6 期
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。
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
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) 。
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。
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。
图 5 主航道桥主塔结构( 单位:cm)
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