某跨江橋梁設計分析

劉瑋

摘 要：跨江橋梁能夠將長江兩岸相互連接，促使兩岸在經濟、交通以及發展等多方面實現相互貫通。基于此，本文以南京某過江通道為例，在介紹跨江橋梁的工程概況后，分析該工程的設計方案。

關鍵詞：過江通道;跨江橋梁;具體設計

0 引言

近幾年，我國一直在提倡城市化發展與新農村建設，但若想切實達成這一目標，需要現代城市集合力量，通過合作發展落實城市化建設發展。在集合現代城市的整體力量時，需要通過過江道路將城市相互連接，這樣城市之間才能展開進一步交流，但在設計跨江橋梁時，由于整個橋梁需要橫跨數千米的距離，所以需要相關單位將注意力集中在跨江橋梁設計上，只有在跨江橋梁設計符合實況后，才能保證城市間的緊密合作。

1 過江通道工程概況

南京某過江通道起點為寧鎮公路互通，終點為江北新區滁河大橋，整體長度約為13.5 km。江南段采用高架主線+地面輔路形式，通過一條短隧道穿越烏龍山，通過一座大橋跨越長江后，在長江北側位置采用高架橋形式沿 S501 向北，跨越滁河后接地。跨江段縱坡為 2.5%，兩岸接線局部最大縱坡為 3.5%。坡長、豎曲線滿足主線 80 km/h的設計要求。

2 跨江橋梁的具體設計

2.1 主橋設計方案

（1）設計原則。按照適用、先進、經濟、安全、耐用、美觀、實用的綜合原則與橋址的水文、地形、地貌、文化景觀相結合，打造一座集交通與觀光于一體的城市橋梁，使之成為南京的又一標志性文化景觀，為古城南京增添光彩。同時，跨江橋梁跨度大，宜采用設計與施工都相對成熟的結構方案，充分考慮結構的耐久性設計，做到可達性、可檢性、可修性、可換性、可強性、可控性、可持續性，并考慮一定的創新性，推進橋梁技術的進步。

（2）主墩布置。跨江橋梁的主跨度為1 760 m，南塔墩位于河岸上，北塔墩安設在堤案和崩窩中間，避免主墩對崩窩造成影響。在對兩個主塔基礎進行施工時，可以按照陸上基礎施工進行，這樣施工方便，措施成本低。加勁梁主跨懸吊，邊跨位于岸上，不需要懸吊加勁梁，采用引橋即可，節約造價。該方案也可減少對碼頭作業的影響，對崩窩、化工管廊、鐵路專線基本無影響。雖然會增加一些工程造價，但可以將影響降到最低。錨碇布置在線路外側，總體布置線形協調。

2.2 橋型結構設計

跨江橋梁為主跨度1 760 m懸索橋，邊跨為580 m，北岸接曲線段，主纜的跨度布置（580+1760+580）m，單主跨吊懸。由于該工程的跨度較大，塔高，6車道橋面相對較窄，綜合安全性、穩定性、剛度、協調性以及經濟性等因素，推薦設置主纜2根，主纜矢跨比為1/9，混凝土門式主塔，扁平流線型封閉鋼箱梁，重力式錨碇。雖然懸吊斜拉組合體系橋型是特大跨度橋梁的研究與發展方向之一，且是一種結構新穎、跨越能力很強的結構體系，但因懸吊斜拉組合體系橋型邊跨設置斜拉索，不能適應橋梁曲線段布置，所以該橋梁采用懸索橋橋型。

2.3 支撐體系

加勁梁為單跨兩鉸簡支體系，在兩主塔下橫梁處設計豎向、橫向抗風支座，縱向阻尼及縱向限位裝置，跨中處設置柔性中央扣鎖，避免加勁梁受到偶然荷載作用產生位移。

2.4 主塔設計

懸索橋是空間形象最優美的橋型之一，橋塔是其中最具標志性的構件，塔型設計因此成為懸索橋景觀的主要內容。需要結合地理環境、歷史人文、空間協調、新穎安全等諸多方面考慮。該項目主塔采用門型框架混凝土結構，上橫梁采用剛外包N字造型，簡潔大方，地標性明顯。

2.5 主梁設計

在設計加勁梁時，由于該工程屬于跨度較大的跨江橋梁，加勁梁重量對主纜、錨碇、主塔等受力影響很大，所以不適合采用鋼混組合梁或鋼筋混凝土梁，采用鋼箱梁方案是較為合適的。通過對分體鋼箱梁和整體鋼箱梁結構構造、抗風性能、施工難度、用鋼量、對引橋的影響等進行綜合分析，采用分體鋼箱梁雖然對主梁顫振穩定有利，但制造工藝略復雜，用鋼量會略有增加，主纜、主塔、錨碇等工程量需相應增加。而整體鋼箱梁傳力直接，經合理設計同樣可以滿足顫振性能要求，避免渦振問題，同時可降低工程造價。

2.6 主纜系統設計

跨江大橋橫向布置兩根主纜，中間距27.5 m，每根主纜由217根索股組成，每股索股由91絲直徑5.6 mm的鍍鋅鋁合金高強鋼絲組成，鋼絲標準抗拉強度為2 100 MPa。吊索采用標準抗拉強度為1 770 MPa高強鋼絲組成的預制平行鋼絲束，單根普通吊索由121絲直徑5 mm的鍍鋅高強鋼絲構成，單根跨中扣索由163絲直徑5 mm的鍍鋅高強鋼絲構成，吊索縱向標準間距18.3 m。索夾采用上下對合型銷接式結構，分為有吊索索夾和無吊索索夾，螺桿豎向布置。主索鞍采用鑄焊結合式單縱肋傳力結構，散索鞍采用底座式結構，增加結構的耐久性和可靠性。主纜錨固采用鋼結構錨固系統，主纜理論散索點到前錨面的距離為24 m，前錨面到后錨梁中心線的距離為20 m。

2.7 錨碇設計

南岸錨碇基礎根據地質情況，巖面覆蓋層較淺，適宜采用地下連續墻支護的擴大基礎方案，南錨碇基礎由地連墻、帽梁、內襯、底板、頂板及填芯混凝土組成。北錨碇位于長江漫灘及北岸平原區，屬長江沖積平原地貌單元，適合采用沉井基礎方案。

綜上所述，跨江大橋與普通的橋梁工程不同，在設計環節應盡可能全面的分析相關因素，完善的進行相關設計，并進行適度超前的新材料新技術的應用，讓一座拔地而起的跨江大橋除經濟效益、社會效益外，在科技進步等方面也能發揮更多的建設貢獻。

參考文獻：

[1]王洪剛，徐瑩暉.汕頭灣跨江通道工程路線總體設計[J].天津建設科技，2020（2）：75-79.

[2]徐瑞豐，韓大章，單宏偉.寬幅預制節段梁在五峰山長江大橋中的應用[J].上海公路，2020（1）：58-60.

[3]郭志明，華曉燁，薛花娟.2100 MPa高強度主纜索股疲勞性能試驗研究[J].公路，2020（11）：221-224.