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我国悬索桥跨径纪录再刷新——南京仙新路跨江大桥

来源: 桥检车 日期:2021-08-04 浏览:1

南京仙新路过江通道是“十四五”期间南京城市发展的重大工程项目,是连接主城区与国家级江北新区、南京经济技术开发区的重要纽带,也是南京“高快速路系统”的重要组成部分。南京仙新路过江通道工程距离上游的南京长江二桥6.2km,距离下游的南京长江四桥4.3km,南岸起自科创路交叉处,向北沿仙新路跨越栖霞大道、恒广路、恒通大道及新港大道后,跨越长江;江北侧跨越疏港大道、化工大道后接入省道S501,跨越江北沿江高等级公路及滁河后接地。全长约13.17km,跨江大桥采用主跨为1760m的单跨吊钢箱梁悬索桥,在同类型桥梁跨径居国内第一、世界第二,概算总投资为110.9亿元。主体工程于2020年3月开工建设,预计于2024年建成通车。

图1 仙新路过江通道地理位置图

架起新旧城区的重要纽带

仙新路过江通道跨江主桥采用主跨1760m、门形塔、单跨吊、整体钢箱梁悬索桥方案,主缆跨度布置为(580+1760+580)m,边中跨比0.33,主缆矢跨比1/9。

图2 跨江主桥立面布置图(单位:m)

图3 跨江主桥效果图

南北主塔设计

南、北塔设计采用门式框架结构,群桩基础,单桩直径为φ2.8m,共66根,按摩擦桩设计,其中南塔设计桩长101m、北塔设计桩长110m;承台为矩形结构,平面尺寸为74.8m×39.8m,厚度为8m;棱台形塔座,顶面平面尺寸为14.5m×18m,高3.5m;主塔采用门形混凝土塔,上横梁采用N字造型。塔柱全高(从塔座顶面至鞍座底)263.8m。自桥面以上塔高208.6m,桥面以下塔高55.2m,分别由上、中、下塔柱,上、下横梁及塔顶鞍罩几部分组成。

图4 桥塔结构图(单位:cm)

主塔横桥向为门形混凝土框架结构,两塔柱间的横向中心间距,塔顶为27.7m,塔底塔座顶为42.7m,主塔横向外侧呈1:29.31的坡度,内侧呈1:43.97的坡度。塔柱横桥向尺寸从顶面7.5m变化到塔底10.5m。纵桥向尺寸从顶面11.0m变化到塔底14.0m。为了减小风阻系数以及景观效果,塔柱截面设计为五边形截面,塔柱外侧两条边的纵横向变化斜率为1:3.67;塔柱内侧截面两端切25×25cm的倒角。

下塔柱高49.8m,横桥向宽9.934~10.5m、顺桥向宽13.434~14.0m,采用五边形单箱单室截面,基本壁厚为1.6m,在根部及与下横梁交界部一定范围内壁厚逐渐加厚。

中塔柱高187.5m,横桥向7.801~9.934m、顺桥向宽11.301~13.434m,采用五边形单箱单室截面,基本壁厚为1.4m,在与中横梁及下横梁交界部一定范围内壁厚逐渐加厚。中塔柱在桥面处塔柱外侧设有1.8m×1.0m进人孔,电力管线从该处通过,在与上横梁对应处开1.8m×1.0m进人孔。

上塔柱高26.5m,横桥向7.5~7.801m,顺桥向宽11~11.301m,采用五边形单箱单室截面,基本壁厚为1.2m,在与上横梁及中横梁交界部一定范围内壁厚逐渐加厚。上塔柱顶即鞍座底设置有6.0m高的实体段,上塔柱底部与上横梁对应处开1.8m×1.0m进人孔,以利于检修人员从塔柱进入上横梁顶及塔顶,塔顶部设有高10m的钢鞍座防护罩。

主塔下横梁为预应力混凝土单箱双室结构。下横梁中间高8m,梁底以半径为58.72m的圆弧变化,梁高由8m增至10m。横桥向长29.935(横梁顶)、30.39m(横梁底),顺桥向宽12m,顶、底板厚度均为1.0m,腹板厚度为1.5m(边腹板)、1.0m(中腹板)。为利于横梁顶面布置支座垫石,在边跨混凝土梁支座下方和主跨支座垫石下方设置1.5m厚、高4m的横隔板,下横梁顶面设有进人孔。

上横梁为N字形钢包混凝土组合结构。混凝土梁为梁高17m、宽6m的单箱单室截面,顶、底、腹板厚度均为1.2m,顶面设有进人孔。混凝土上横梁外部设置有钢结构,将整个混凝土上横梁包裹在内。

南锚碇设计

南锚碇基础采用外径65m、壁厚1.5m的圆形地下连续墙加环形钢筋混凝土内衬支护结构,地连墙基础由地连墙、帽梁、内衬、底板、顶板及填芯混凝土组成。锚碇前端分16个隔舱,隔舱尺寸为9.0×9.0(纵向×横向)m,隔舱顶板厚7.2m,底板厚10m。地下连续墙嵌入微风化岩不小于3m,根据开挖深度及地质情况槽段划分A、B区,A区槽段平均深度为60m,B区槽段平均深度为63m。帽梁为钢筋混凝土圆形结构,高3.0m、宽4.0m。

锚体基础以上高24.8m,南锚碇主缆理论散索点高程为+33.085m,主缆在鞍部处入射角为20.485°,大缆横桥向上下游中心线距离为27.7m。整个锚体在平面呈U形,锚体顺桥向全长64.75m,横向宽62.8m。锚体从结构受力和功能上分为锚块、鞍部、锚室侧墙、锚室端墙、锚室顶盖和锚块后浇段。

图5 南锚碇结构图

北锚碇设计

1.锚碇沉井基础

北锚碇基础设计为沉井形式。沉井长和宽分别为70m 和50m(第一节沉井钢壳平面尺寸长和宽分别为70.4m 和50.4m),沉井高50m。沉井顶标高为+4.585m,底标高为-45.415m。沉井设计20个井孔,第一排设计为填水,其他四排为填砂。

沉井高度方向分为九节,第一节为钢壳混凝土沉井,高8m;第二至第九节均为钢筋混凝土沉井,其中第二节为6m高,三至八节为5m高,第九节为6m;沉井封底混凝土厚为12m,混凝土标号为C30,基底置于密实的圆砾土层。

2.钢壳设计

沉井第一节为钢壳混凝土沉井,钢壳长70.4m、宽50.4m、高8.0m,总重约1730.3t;钢壳沉井底部设有分区挡墙,分区挡墙总重46.04t。

图6 北锚碇结构图

“四新”为设计施工注入新理念

仙新路跨江采用主跨1760m单跨吊钢箱梁悬索桥,设计标准为六车道城市快速路,具有跨度大、宽跨比小、技术复杂、结构相对轻柔、桥梁造型优美的特点。

1.主桥跨度为1760m,是目前国内在建跨度最大的桥梁,其主缆直径为879mm,单根主缆拉力达386826KN。

2.南锚碇地连墙深度最大达63m,入微分化砾岩不少于3m,地连墙基坑开挖深度达54m,为同类型最深。

3.北锚碇沉井基础规模大,并且距离西坝港区铁路专用线仅116m,下沉施工控制要求高。

4.主塔上横梁采用钢外包N造形,结构高度60m,外包钢结构划分为6个节段,单节段吊装重量100t,结构吊装及拼装难度大。

在大桥设计过程中,注重将先进的设计理念、创新材料、工艺设计、创新算法融入桥梁方案,考虑先进适用的“四新”技术的应用,提升项目设计、施工品质。(具体“四新”技术的内容详见明天【桥隧创新周周探】栏目)

自2020年3月17日大桥主塔钻孔灌注桩施工开始,项目主体工程正式步入施工期。经过一年多的时间,目前大桥南北主塔桩基全部施工完成,北锚沉井完成第九节接高,目前正在进行第三次下沉;南锚完成基坑开挖与内衬施工,目前正在进行底板浇筑施工;整体预计2024年建成通车。

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