第９卷第４期　２０１０年ｌ２月　石家庄铁路职业技术学院学报　ＶＯＬ．９　Ｎｏ．４　Ｊ０ＵＲＮＡＬＯＦ　ＳＨＩＪＩＡＺＨＵＡＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＲＡＩＬ　ｒＡＹＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｄｅｃ．２０１　０　

独柱塔空间缆索自锚式悬索桥结构设计　

王建华　

（中铁建南京长江隧道工程指挥部　江苏南京　２１　０００８）　摘要：南京江心洲大桥为主跨２４８　ｍ的独柱塔空间缆索自锚式悬索桥。该桥造型新颖，设计独　特。介绍该桥主要结构设计，为同类桥型提供参考。　

关键词：自锚式悬索桥　结构设计　独柱塔　中图分类号：Ｕ４４８．２５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—１８１６（２０１０）０４—００２６．０４　

１　引言　

近年来，自锚式悬索桥作为中等跨度桥梁中美观和经济的桥型而格外受到设计者的青睐，我国　已建成通车的自锚式悬索桥有平胜大桥、三汊矶大桥、万新大桥等；还有一批自锚式悬索桥处于规　

划、设计和施工中，如目前正在施：Ｌ中的江东大桥、猎德大桥、南京江心洲大桥等。南京江心洲大　桥为主跨２４８　ｎｌ的独柱塔空间缆索白锚式悬索桥，与国内外目前已修建的自锚式悬索桥相比，其独　柱塔的结构形式仅与天津的富民桥【ｌ　Ｊ、美国旧金山奥克兰海湾大桥（Ｓａｎ　Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ．Ｏａｋｌａｎｄ　Ｂａｙ　Ｂｒｉｄｇｅ）【２Ｊ有些类似。本文介绍该桥主要结构设计，为同类桥型提供参考。　

２工程概况　

南京长江隧道工程全称为长江南京上游段过江隧道工程，是《南京市城市总体规划》确定的“五　桥一隧”过江通道中的重要丁　，采用左汉隧道与右汉桥梁的结构形式。　

右汉桥梁Ｔ　即南京江心洲大桥为独柱塔空间缆索自锚式悬索桥，其孔跨布置为（３５＋７７＋６０　＋２４８＋３５）ｍ。主桥边跨跨度为１３７　１Ｙｌ，在边跨设置一个辅助墩，将边跨跨度划分为（７７＋６０）ｍ：　

主跨跨度为２４８　ｍ，边跨与主跨跨度比为０．５５。主梁分为两幅设置，净距为８．２ｍ，两幅主梁之间以　多道横梁迩为一体，形成纵横梁体系。主跨主梁采用钢箱梁，边跨及锚跨主梁采用预应力混凝土箱　

梁。主塔在桥面以上塔高为８０　ｍ，桥塔高跨比为０．３２。主塔位于两幅主梁的横桥向中间位置，为独　柱型式。主塔在主梁下方设置一道横梁，对主梁提供竖向支承。在主塔横梁端部设置有一对斜拉索，　

该斜拉索穿过主梁锚同在主塔上。在设计成桥状态下，主跨主缆理论垂度为１９．６７０　ｍ，矢跨比为ｌ　：１２．４３；边跨主缆理论垂度为８．４０２　ｍ，矢跨比为１：１５．８３。主缆在横桥向分为两股，在边跨位于　

竖直平面内，锚同于横梁中部；在主跨为空间索形，锚固于横梁两端。吊索在边跨位于竖直平面内，　

锚同于横粱中部。南京江心洲大桥总体布置如图１所示。　

３结构设计　

收稿Ｈ期：２０１０－１０—２８　作者简介：王建华（１９７２一），男，汉，河北迁安人，学｛：，高级工程师，研究方向隧道工程。　

２６　第４期　王建华　独柱塔空间缆索自锚式悬索桥结构设计　

图１南京江心洲大桥总体布置图（单位ｍ）　

３．１缆索系统　主缆采用预制平行钢丝索股，共２根，每根含５５股平行钢丝索股，每股含１２７丝　５．３　ｍｍ的　

镀锌高强钢丝。索股锚头采用热铸锚，直接锚固在锚跨的锚固面上。柔性吊索及斜拉索索股采用　

７．０的镀锌高强钢丝平行集束索体；刚性吊杆直径１４０　ｍｍ，其杆体钢材采用４６０级。吊索顺桥向间　距为１０　ｒｎ。主跨吊索下端锚固于钢箱梁横桥向两端的钢锚箱内，采用横桥向倾斜的单吊索，其中　

ＤＳ１３～ＤＳ３２采用ＰＥＳ７—８５预制平行钢丝束股（ＰＷＳ），外包ＰＥ进行防护，而ＤＳ３３由于较短，根据　结构受力及结构需要采用中１４０　ｍｍ刚性吊杆；边跨吊索下端锚固于混凝土箱梁的横梁中部，采用竖　

直双吊杆（顺桥向中心问距６０　ｃｍ），采用ＰＥＳ７．１２１预制平行钢丝束股（ＰＷＳ），外包ＰＥ进行防护。　

吊索上下锚头均采用冷铸锚。　本桥边跨两道主缆为平行布置，中心距１．４　ｍ。考虑到结构受力、结构构造及美观要求，边跨索　夹采用将两道主缆连接为一体的形式。该处索夹在顶部设有一道钢横梁，在每个索夹处顺桥向设有　

两根吊索，吊索上端与索夹钢横梁铰接，下端锚同于混凝土吊索横梁顺桥向两侧。索夹采用　

ＺＧ２７０．５００铸钢铸造。图２为主缆截面图。　

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２主缆截面图（单位ｍｉＴｔ）　３．２主塔　江心洲大桥主塔承台以上塔高１０７　ｍ，桥面以上塔高为８Ｏ　ｍ，桥塔高跨比为０．３２。主塔构造如　

图２所示。桥塔底部３　ｍ段为塔座，采用实心圆形变截面，由直径ｌ４－３　ｍ塔座底截面直线渐变至直　径１　１－３　ｍ塔座顶截面。塔身为变截面，一般为空心截面，局部为实心截面，截面外轮廓由多段凹或　

凸的圆弧线围成，截面内轮廓为八边形。塔身在塔座顶部处的截面外轮廓尺寸为顺桥向宽１０　ｍ，横　桥向宽１０　ｍ；在塔座顶部以上１４　ｍ处的截面外轮廓尺寸为顺桥向宽８　ｍ，横桥向宽８　ｍ；在塔座顶　

部以上８９．２　ｍ处及以上部分的截面外轮廓尺寸为顺桥向宽６　ｍ，横桥向宽６　ｍ。桥塔在主鞍座下设　

２７　石家庄铁路职业技术学院学报　２０１０年第４期　有３　ｍ厚的实体段，该实体段根据受力需要设有直径３２　ｍｍ的横向预应力粗钢筋。桥塔在与桥塔钢　横梁相交处截面局部加厚，在与斜拉索相交处设斜拉索锚同锯齿块。桥塔在这两个部位根据受力需　要均设有环向预应力索。桥塔顶部设有鞍室及装饰段。为了确保桥塔的施工精度和施工质量，桥塔　

的钢筋骨架应当具有足够的刚度，设计中采用型钢制成劲性骨架进行加强。在主塔顺桥向中心线处　

设置一对斜拉索，该斜拉索ｒ＿卜端锚同于塔下钢横梁端部的钢锚箱内，上端穿过主梁锚固在桥塔上。　该斜拉索采用ＰＥＳ７．２４１预制平行钢丝柬股（ＰＷＳ），外包ＰＥ进行防护。主塔构造如图３所示。　

３．３主梁　主跨采刚单箱三室全焊钢加劲梁，　

两侧边室各有一段斜底板，正交异性极　

结构箱梁一般截面梁高３　ｍ，顶板厚１６　ｍｍ，底极厚１４　ｍｍ，外腹极厚３０　ｍｌＴｌ，　

中、内腹板厚１４　ｍｍ，顶、底板Ｕ形加　劲肋厚８ｍｉｌｌ，扁钢加劲厚１２ｍｍ。横隔　板一般间距３．０　ｍ、３．５　ｍ，除钢．混结合　

段、吊索处横隔板厚为１２ｍｍ外，其余　

横隔扳厚均为１０　ｒｌｌｍ。纵隔板为实体式　构造，板厚１０　ｍｍ，板式加劲。边跨、　

锚跨主梁及主跨主梁部分梁段标准断面　采用单箱三室，两侧边室各有一段斜底　

极。采用Ｃ６０预应力混凝士箱梁，其中　

主跨两端混凝士梁靠主跨跨中的２　ｍ段　为钢一混结合段。混凝士箱梁～般截面　

梁高２．９６５　ｍ，在主缆锚同横梁处局部增　加至４．９６５　ＩＴＩ。顶板宽１４．８　ｍ，水平底　

板宽７ｍ，腹两侧斜底板２．７７５　ＩＩｌ，顶板　厚为２６　ｃｍ，底板厚为２２　ｃｍ，为加强　

混凝＿十加劲梁与钢箱梁的连接，在各墩、　各主缆锚阎横梁、主塔及钢一混结合段　３南京江心洲大桥主塔构造图（单位ｃｍ）　

附近，箱梁顶、底、腹极根据受力和构造需要适当加厚。主梁标准截面如图４所示。　

图４主梁标准横截面（单位：ｃｍ）　

３．４钢混凝土结合段　钢箱梁的外轮廓钢板在钢一混结合段处套在混凝土箱梁之外，并伸入混凝土箱梁１．５　ｍ；结构设　

计如图５所示。　

２８　第４期　王建华　独柱塔空间缆索自锚式悬索桥结构设计　

桥塔中心线　图５钢一混结合段构造图（单位：ｃｍ）　过渡段钢箱梁采用Ｕ肋上７／＂型加劲的方式来缓解两种梁体在刚度上的突变；顶、底板厚２５　ｍｍ，　纵隔板及外腹板厚２０　ｍｍ；结合段内设两道横隔板，间距５．４　ｍ；钢箱梁中腹板伸入混凝土箱梁２．０　ｍ，　

钢箱梁的外轮廓钢板及中腹板均在端承压板处断开并焊接于端承压板上。在钢箱梁的顶板、底板延　伸段上焊有顺桥向的钢板，厚２５　ｍｍ，在该钢板及钢箱梁的腹板延伸段上开有孔洞，穿钢筋形成ＰＢＬ　

剪力键，通过ＰＢＬ剪力键和混凝土梁连接。　为了保证钢一混段混凝土梁及钢梁之间的剪力传递以及防止钢板与混凝土之间的剥离，在钢箱　

梁顶板、底板、外腹板延伸段及端承压板上布置抗剪焊钉。　

４结语　

南京江心洲大桥有多项创新设计。该桥已于２０１０年５月通车。该桥的顺利建成将为我国独柱塔　

空间缆索自锚式悬索桥设计提供了宝贵的经验。　

参考文献：　

【１】周永涛，李毅谦，涂金平，贾界峰．天津富民桥主缆设计与计算［Ｊ１．公路，２００６，１２（１２）：１￣４　［２］Ｓｕｎ　Ｊ，Ｍａｎｚａｎａｒｅｚ艮Ｎａｄｅｒ　Ｍ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｌｏｏｐｉｎｇ　ａｎｃｈｏｒａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｎｅｗ　Ｓａｎ　Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ－Ｏａｋｌａｎｄ　Ｂａｙ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｍａｉｎ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　ｓｐａｎ【Ｊ１．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＢｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡＳＣＥ，２００２，７（６・）：３　１５－３２４　【３】楼庄鸿，严文彪．自锚式悬索桥【Ａ】．中国公路学会桥梁和结构工程学会２００２年全国桥梁学术会议论文集【Ｃ１　

Ｓｔｒｕｃｔｕ　ｒｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｉｎｇｌｅ—ｔｏｗｅｒ　Ｓｅｌｆ－ａｎｃｈｏｒｅｄ　

Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｗｉｔｈ　Ｓｐａｔｉａｌ　Ｃａｂｌｅ　

ＷＡＮＧ　Ｊｉａｎ－ｈｕａ　（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１０００８　Ｃｈｉｎａ１　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｘｉｎｚｈｏｕ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　ａ　ｓｉｎｇｌｅ—ｔｏｗｅｒ　ｓｐａｔｉａｌ　ｃａｂｌｅ　ｓｅｌｆ－ａｎｃｈｏｒｅｄ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　ｂｒｉｄｇｅ　ｗｉｔｈ　ｍａｉｎ　ｓｐａｎ　ｏｆ　２４８　ｍｅｔｅｒｓ，ｗｈｉｃｈ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ｎｏｖｅｌ　ａｎｄ　ｕｎｉｑｕｅ．Ｉｔｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　

ｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈ　Ｃａｎ　ｏｆｆｅｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｅｌｆ－ａｎｃｈｏｒｅｄ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　ｂｒｉｄｇｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｉｎｇｌｅ　ｔｏｗｅｒ　

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