润扬大桥工程案例分析分析解析

（4）锚碇
采用重力式锚体、预应力锚固系统。锚体长64.272m、宽53.7m、高 42.59m，主要由锚块、散索鞍墩、鞍部后浇段、后锚块侧墙及预应力 锚固部分组成。初步设计、技术设计阶段对锚碇基础分别采用冻结法、 地下连续墙、沉井等方案进行技术经济比较，为稳妥起见，最后采用带 案投标方案。 南锚碇位于镇江市润州区大伍西村，距江边大堤540m，距达标大堤 270m。南锚碇基础围护结构采用冻结排桩方案，基础平面尺寸为 70.5×52.5m矩形结构。共布置140根φ1.5m的钻孔灌注桩，桩中心 距1.70m，桩底平均标高-32m。在排桩外侧利用冻结工法形成冻结止 水帷幕，冻结深度-37m，冻结壁厚1.3m，冻结帷幕底脚注浆保护。围 护结构形成后，共分7次开挖土体，分层设置支撑，支撑采用对撑加角撑 结构形式，直至开挖至基岩▽-26m。开挖完成后，分层分块浇注底板、 填芯砼、顶板。 北锚碇位于镇江市丹徒县世业洲尾部南侧，是润扬大桥控制性工程，采 用钢筋砼结构，砼方量达16万方，建成后将承受6.8万吨的主缆拉力。 北锚碇基础外包主体尺寸为69m（长）×50m（宽）×48m（深）， 基坑围护结构采用1.2m厚的地下连续墙，墙体平均深度约53.0m。
润扬大桥工程案例分析
一、项目背景及工程概况
• 润扬长江公路大桥(以下简称润扬大桥)是江苏省“四纵四横四联”公 路主骨架和跨长江公路通道规划的重要组成部分，北联同江至三亚、 北京至上海国道主干线（沂淮江高速公路），南接上海至成都国道主 干线（沪宁高速公路）。建设润扬大桥对于京沪、沪蓉两条国道主干 线的联接畅通，完善我国和我省公路网总体布局，缓解过江交通难的 矛盾，更好地发挥长江黄金水道的作用，加强镇江与扬州两市联系， 扩大内需，拉动经济增长，实现江苏省乃至长江三角洲区域的经济共 同繁荣都具有十分重要的意义。 润扬大桥北自扬州南绕城公路起，跨经长江世业洲，南迄于312国道， 北联同江至三亚国道主干线，南接上海至成都国道主干线。工程全长 35.66公里，由北接线、北汊斜拉桥、世业洲高架桥、南汊悬索桥、 南接线和南接线延伸段6个部分组成 。其中南汊主桥为主跨长 1490m的单孔双铰钢箱梁悬索桥，目前位居 “中国第一、世界第 三”。北汊主桥采用（176+406+176）m的三跨双塔双索面钢箱 梁斜拉桥。从扬州南绕城公路至镇江312国道采用双向六车道高速公 路标准，设计车速100公里/小时；南接线延伸段采用双向四车道高速 公路标准，设计车速120公里/小时。工程概算总投资约57. 8亿元， 建设工期5年，于2000年10月开工，2005年5月1日提前建成通车。
• 为了保证产品质量对鞍头焊接性进行了全面分析， 并作大量工艺评定试验。
• 1．1焊接性分析
• 碳钢焊接性主要取决予以下因素：淬硬 性、组织状况、冷裂纹敏感性、冷却速
• 度，而热裂纹在中低碳钢焊接中基本上 不存在。
• 鞍头槽道铸件和底座钢板化学和力学性 能见表1～4。
1．1．2组织状况
• ZG275--485H为正火+回火状态，组织 状态良好，但由于铸件尺寸较大，结构 复杂，局部存在缺欠、杂质较多及成分 偏析，对焊接可能造成影响。
四. 索鞍鞍头装焊工艺
• 1焊接性
• 润扬长江公路大桥G2—1标段主索鞍鞍头、散索 鞍鞍头为铸焊结构，槽道部分采用ZG275-485H焊接结构用碳素铸钢，底座部分采用20g 锅炉用碳素钢板组焊件。鞍头重量大(主鞍边跨净 重55吨，中跨净重57吨；散鞍净重91吨)、焊缝 厚度大(主鞍80mm，散鞍100mm)、结构刚性 大。这些给焊接和保证尺寸精度都带来了极大难 度。
• 高，焊后容易产生冷裂纹。另外，鞍头制造周期长，存在冬季施工，鞍头生产公司又处于 北方地区，冬季气温较低，更是容易造成淬硬组织形成。对于鞍头，成分、厚度和几何
• 形状已固定，要改善焊接性，就必须从改善焊后组织和减小焊接拘束力入手。避免 • 冷裂纹和产生焊接变形，提高装配精度。 • 改善焊后组织、减小焊接拘束力措施如下： • 1)提高t8／5及t100时间，进行焊前预热150°c； • 2)选用成分、性能和组织相近焊材：焊条E5015，C02焊丝ER49—1+C02， • 埋弧焊丝H08MnA+HJ431； • 3)控制氢含量。通过对坡口油污、水分、锈的清理及使用低氢型焊材并焊条、 • 焊剂烘干，焊丝除油，减小氢来源； • 4)合适的热输入量。 • 5)合理的装配焊接顺序，是减小焊接应力的有效措施； • 6)焊后缓冷、除焊接应力处理。 • 另外，合理的焊接接头及提高焊缝质量，减小焊接缺陷，对减小焊接裂纹也至 • 关重要。
• 2. 桥位和桥型
润扬长江公路大桥桥位位于长江镇扬河段世业洲 汊道尾端，镇扬汽渡上游约2.2km处。桥位北端
位于扬州市邗江区境内的运西园林场西侧，经世
业洲下新滩，南端位于镇江市润洲区龙门口附近。
桥址江段被世业洲分隔成南北两汊，其中南汊为 长江的主流，主要通行海轮和江轮船队, 北汊为 支流。世业洲长约13km, 呈东西走向，平面呈 菱形。由于桥位处南北两汊斜角40度，世业洲上 两汊之间设R=1500m的平曲线。
润扬大桥全长7371m，其中：南汊主桥采用 主跨1490m悬索桥，北汊主桥采用主跨406m
斜拉桥，引桥和高架桥均采用预应力砼连续箱梁 桥。
三. 主桥结构及技术特点
• 3.1 南汊悬索桥
（1）主缆系统 综合考虑桥位地形、河势、通航、桥位线型及构造统一等因素，南汊 桥采用470+1490+470m三跨双绞悬索桥。矢跨比经1/9～1/10.5 四种不同方案比较，在成桥状态下，根据全桥整体刚度及经济性的分 析比较，确定矢跨比为1/10。主缆共两根，平面间距34.3m。采用强 度1670MPa的镀锌高强钢丝，钢丝直径为 5.30mm。主缆由平行 钢丝索股组成，每根主缆为184股，每股含127根镀锌高强钢丝，竖 向排列成正六边形，施工采用预制平行钢丝索股法（PPWS法）。主 缆外径分别为895mm（索夹处）、906mm（索夹外）。主缆安全 系数为2.5。索股锚头采用套筒式热铸锚，在铸钢制成的锚杯内，浇 铸锌铜合金。吊索材料选用耐久性好的平行钢丝束股（PWS），为 1670MPa的镀锌高强钢丝，钢丝直径5.0mm，其外采用PE防护套 防护。吊索上下锚头均采用叉形热铸锚。锚杯内浇铸锌铜合金。叉形 耳板与锚杯用螺纹联接。索夹分为上下两半，用螺杆夹紧相连。索夹 采用铸钢，每个吊点由2根吊索组成，上下端均为销接式。由于刚性 中央扣能使缆、梁在跨中处相对固定，对梁的纵横向位移进行约束， 从而有效的改善吊索受力状态，尤其是跨中短吊索的受力性能，本桥 设计在跨中加设刚性中央扣连接。主索鞍由鞍槽、鞍座和底座组成。 鞍槽用铸钢铸造，鞍座由钢板焊成。鞍槽和鞍座焊成鞍体。为减轻吊 装运输重量，将鞍体分成两半，吊至塔顶后用高强度螺栓拼接。塔顶 设有底座格栅，以安装底座。鞍体与底座间设不锈钢板—聚四氟乙烯 滑板，以适应施工中的相对移动。施工中鞍体相对于底座的移动，系 借助设在塔顶的临时千斤顶分几次有控制地推动。到达规定移动量后， 用夹件锁紧。散索鞍由鞍头、鞍座和底座组成。鞍头用铸钢铸造，鞍 座由钢板焊成。散索鞍呈扇形，可绕底座销轴转动，安装架缆时，需
（2）5m， 沿中心线梁高3.0m，箱梁总宽37.4m，高跨比1/135，宽跨比1/10.9。 箱梁主体结构采用Q345-D钢，采用悬臂拼装方法施工，吊装重量约 246t。箱梁顶板和斜腹板厚14mm，底板厚12mm，顶底板分别采用 8mm和6mm的U型肋加劲。横隔板间距3.75m，箱梁内设有两道纵隔 板。加劲梁在索塔处设有竖向弹性支座，横向固定支座约束，纵向为漂 浮体系。 锚固斜拉索的锚箱与钢箱梁的腹板焊为一体。 板件组装成梁段的步骤是：底板—腹板—横隔板、纵隔板—顶板。 索塔处设有竖向支座和横向抗风支座。 箱梁两端均设置伸缩缝，其不受约束的伸缩总量为800mm。 行车道桥面铺装为55毫米厚的沥青混凝土，检修道铺设20毫米厚的橡胶 板。 主梁施工采用悬臂拼装方法。
（3）斜拉索
• 采用镀锌钢绞线拉索，为空间扇形双索面体系。拉索 由多股无粘结高强度平行钢绞线组成，采用双层 HDPE套管进行防护。斜拉索在主梁上标准索距为 15m，在索塔上间距为2m～3m，4根背索集中锚固 在边跨梁端，间距6.0m。最大索长225 m，最大钢 绞线根数为55 根，共52对斜拉索。斜拉索与塔的锚 固方式为在塔壁内设置齿板，与主梁的连接采用钢锚 箱焊接于上斜腹板上的锚固方式。斜拉索的减振采用 HCA斜拉索减振器与减振橡胶块共同作用方式。
• 20g为热扎钢板，组织较为致密，组织 状态良好，逐张进行超声波探伤，但由 于钢板厚度较大，晶粒沿扎制方向(板长 度方向)分布，厚度方向强度较弱，对于 T接接头，容易造成层状撕裂。
• 1．1．3冷裂纹敏感性 • 氢含量和大拘束会增加冷裂纹敏感性。
• 1．1．4冷却速度 • 要改善焊接性，亦即改善组织，从而避免裂纹，控制冷却速度至关重要。冷却速 • 度与下面几方面有关系： • (1)钢材厚度及几何形状； • (2)焊接时母材原始温度； • (3)焊接热输入量大小。 • 综上分析，鞍头碳当量较高，焊接性较差(w(C)eq，IIW>O．5时，及易淬硬，焊 • 前必须加热)。特别是铸造组织特点、鞍头刚性较大及残余氢影响，裂纹敏感指数较
3.2北汊斜拉桥
（1）索塔
• 索塔采用空间索面花瓶型砼塔柱，桥面以上呈倒 Y形，下塔柱呈V形。塔柱采用箱形断面。设置 三道横梁，索塔横梁均为预应力混凝土结构，上 塔柱斜拉索锚固区塔壁内配置了U型预应力钢绞 线。索塔总高约145m。 索塔基础采用群桩基础。承台采用双壁带底钢套 箱施工，顶标高0.0m，承台厚6m，平面尺寸 39.8×25.8m，下设高为2m的封底混凝土。 每个索塔下布置24根直径2.8m钻孔灌注桩，桩 中心距7m；镇江侧按摩擦桩设计，桩长93.5m， 扬州侧按嵌岩桩设计，桩长86 m
（3）索塔
南汊悬索桥南塔位于镇江侧岸上，周围为鱼塘、菜地和民居，地 面高程▽2.0～▽4.1m。北索塔位于世业洲南侧浅水区，地面高 程▽-3.0m左右。 索塔塔身由两个塔柱、三道横梁组成的门式框架结构，塔高约 210m，上、中、下三道横梁的高度分别为8m、8m、10m。 塔柱为钢筋砼箱型结构，横桥向两个塔柱斜置，底部外形尺寸 6x12.5m，顶部6x9.5m。塔柱壁厚采用双向变壁厚，横梁为 预应力砼空心箱型结构。 基础为32根直径2.8m钻孔灌注桩，按嵌岩桩设计，南索塔桩长 平均57m左右，北索塔桩长平均53m左右。承台厚6m，呈哑铃 形，北索塔承台采用带底钢套箱施工。