南广铁路西江特大桥总体设计
广佛江珠城际铁路西江特大桥主桥方案研究

广佛江珠城际铁路西江特大桥主桥方案研究房帅平【摘要】The extra-long bridge across Xijiang river is an important bridge on Guangzhou-Foshan-Jiangmen-Zhuhai intercity railway. In order to determine the most suitable bridge type, this article compares and analyzes 4 bridge schemes, including steel truss arch bridge, steel truss cable-stayed bridge and low tower cable-stayed bridge following the design requirements for safety, functionality, cost-effectiveness and aesthetics based on clearance requirements for one-way and two-way navigation. Finally, the scheme of double 252 m steel truss arch bridge is recommended in view of construction difficulty, landscape effect, navigation condition, engineering cost and other factors.%西江特大桥是广佛江珠城际铁路的重要桥梁,为取得主桥合理的桥式方案,遵循"安全、实用、经济、美观"的设计原则,按照单向通航和双向通航的净空要求,采用钢桁拱桥、钢桁斜拉桥及矮塔斜拉桥,对4种桥型设计方案进行对比分析计算,综合考虑施工难度、景观效果、通航条件及工程造价等因素,最终得出双孔252 m钢桁拱桥为推荐方案.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2017(061)007【总页数】5页(P71-75)【关键词】城际铁路;钢桁拱桥;钢桁斜拉桥;矮塔斜拉桥;方案研究【作者】房帅平【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043【正文语种】中文【中图分类】U442.5+4新建铁路广佛江珠城际铁路广州芳村至珠海机场(不含)段,北接广州市白鹅潭商业中心芳村站,南接珠海至珠海机场城际,中与广佛环线相衔接,是整个珠三角城际铁路网中南北向交通干线的重要组成部分,是广珠通道内重要的城际客运线路,是广东省“十三五”重要项目,对于实现珠江三角洲地区基础设施现代化,完善区域交通运输网,有着重要的意义。
南广铁路西江特大桥总体设计

南广铁路西江特大桥总体设计南广铁路西江特大桥总体设计南广铁路西江特大桥总体设计张华徐升桥彭岚平(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京100055)摘要:以南广铁路肇庆西江特大桥为背景,针对大跨度钢拱桥的桥式方案,对钢箱拱桥和钢管桁架拱桥从结构性能、耐久性、工程造价、施工方法等多方面进行了综合比选;以西江特大桥486m中承式钢箱提篮拱桥为例,针对桥梁的主要设计参数进行了详尽阐述,包括矢跨比、拱轴系数、拱肋内倾角、横撑布置、吊杆形式、桥面系方案等;介绍了桥梁相关的静力、动力计算结果;针对大尺寸钢箱拱肋结构、钢混桥面系结构的结构方案及结构尺寸进行了描述;对大跨度钢箱拱桥“边段竖转+中段提升”、“缆索吊机节段悬拼”施工方案进行了综合研究比选。
关键词:铁路;钢箱拱桥;设计参数;缆索吊机;节段悬拼1 工程概况南广铁路西江特大桥是新建铁路南宁至广州线桂平至肇庆东段的控制性工程,设计速度250km/h,大桥全长618.3m,桥跨为(41.2+486+49.1)m+ 32m预应力混凝土简支梁,主桥为中承式钢箱提篮拱桥,计算跨径为450m,是目前世界上最大跨度的高速铁路拱桥,引桥为1孔32简支箱梁。
该桥所处位置地理条件复杂,施工难度极大,具有钢箱拱肋构件加工精度要求严、安装线形控制难度大、水深(60~80m)流急、施工场地狭窄、地形地貌及地质条件复杂等特点。
2 结构形式本桥主桥采用中承式钢箱提篮拱桥,计算跨径450m。
大桥矢跨比为1/4,拱轴系数m=1.8,拱肋内倾角为4.8°,拱脚处拱肋横向中心距为34.0m,拱顶处为15.17m。
拱肋为钢箱结构,桥面系采用钢纵横梁与钢筋混凝土桥面板的结合梁体系。
2.1 拱肋及横撑主桥拱肋各节段按“以折代曲”的原则设计。
拱肋为变高度钢箱结构,拱脚处拱肋截面径向高度为15.1m,拱顶截面径向高度为9.1m,拱肋为陀螺形截面。
肋肋横截面见图1。
全桥共设置18组横撑,桥面系以上12组,为一字形横撑;桥面系以下6组,为K形横撑。
南广铁路

历史沿革
2006年10月10日,中国广西壮族自治区政府与原中华人民共和国铁道部签署《关于加快推进广西壮族自治区 铁路建设的会议纪要》,规划将南宁至广州高速铁路列为“十一五”部、区共建项目。
2007年7月,原中华人民共和国铁道部工程鉴定中心组织专家开展南广铁路项目可行性研究报告评审。
2008年2月20日,中国国家发改委批复了《国家发展改革委关于新建南宁至广州铁路项目建议书的批复》; 同年11月9日,南广铁路动工建设。
和谐号CRH1A型电力动车组在南广铁路南广铁路为双线电气化快速铁路,主线采用高标准的有砟轨道与有缝 钢轨铺设,与贵广高速铁路四线并行路段采用了CRTSⅠ型双块式无砟轨道; 设计速度250千米/小时,设计牵引 质量4000吨,满足开行双层集装箱货物列车要求;每日可开行旅客列车110对,远期每年货运量可达2000万 吨。 南广铁路采用CTCS-2级列车运行控制系统,通信系统采用GSM-R系统; 南宁动车所拥有3条出入所走行线、 36条存车线、6条检查线,可同时对12组标准动车组进行检修,另设2条自动洗车线,1条人工洗车线。
南广铁路与贵广高速铁路交汇
价值意义
南广铁路是中国国家《中长期铁路规划》的重要组成部分,也是中国中西部铁路建设的重点工程。这一铁路 全线通车后,将进一步完善中西部铁路结构,极大缩短沿线城市之间的时空距离,不仅将改变广西桂东南地区尤 其是人口密集的藤县、桂平、平南、苍梧等地没有铁路的历史,而且使这些地区进一步融入中国的快速铁路,加 速了现代化进程。 (人民评)
谢谢观看
2015年铁路暑运,南广铁路累计发送旅客257.7万人次。 2018年铁路春运,南广铁路日均发送旅客达7.7万人次。
设备设施
车辆设施
运行系统
和谐号CRH2A型电力动车组在南广铁路南广铁路的主要营运列车是和谐号CRH2型电力动车组,该车由日本川 崎重工和中国南车集团四方机车车辆股份有限公司生产制造,构造速度250千米/小时,采用8节车厢编组,可重 联运行;亦有部分和谐号CRH1型电力动车组,以及南宁到香港西九龙站的 G417/418次CRH380A动车组,以及复 兴号CR300AF型电力动车组。 运行于南广铁路。其中,列车的一等座为布质沙发座椅,并配有小枕头,扶手下可 使用耳机听取视频音乐,座椅前后和左右空间宽敞,每两个座位均配有一个供笔记本电脑使用的插座;2至8车为 二等座,每排座位5个,左右两侧各有一个充电插座。
新建南广铁路西江特大桥临时锚碇设计与施工

新建南广铁路西江特大桥临时锚碇设计与施工作者:王令侠来源:《科技创新与应用》2014年第09期摘要:新建南广铁路西江特大桥为主跨450m的中承式钢箱提篮拱桥,采用“缆索吊机+扣挂法”悬臂施工。
一岸需要设置总荷载达128000kN的施工临时锚碇。
锚碇所在区域地形复杂、地质条件差,经比选采用了分散式布置方式和预应力岩锚结构方案。
针对地质破碎的情况,采用高压注浆加固辅佐成孔工艺等顺利完成了预应力锚索的施工。
建成的临时锚碇系统在本桥悬臂施工过程中锚固效果良好。
关键词:桥梁施工;拱桥;锚碇;预应力锚索1 工程概况西江特大桥是新建南广铁路的标志性和控制性工程。
大桥承载客货共线、双线铁路,设计行车速度250km/h;全长618.3m,主跨为450m的中承式钢箱提篮拱桥。
其中拱肋为钢箱结构,总重量达180000kN。
西江特大桥桥式布置见图1。
主桥拱肋经比选采用“缆索吊机+扣挂法”悬臂拼装,跨中合龙的总体施工方案。
在两岸拱座上各设一座扣塔辅助拱肋的悬臂拼装,每拼装一个拱肋节段即挂设并张拉相应的扣索、锚索以平衡拱肋的悬臂力矩。
跨两岸设一台主跨476m,额定吊重3200kN的横移式缆索吊机作为拱肋节段的吊装设备。
总体施工方案示意见图2。
在拱肋悬臂拼装及缆索吊机工作过程中,需要在两岸山坡设置临时锚碇以锚固扣塔的锚索及缆索吊机的缆索。
计算表明,一岸扣塔需要的锚固力为102000kN,缆索吊机需要的锚固力为2600kN,一岸锚碇承受的拉力总和达128000kN。
地质勘察显示大桥地处四个褶皱五条断裂区域,锚碇选址围绕大桥所在区域,处于地形陡峭(山体坡度35°~55°)、锚碇区域正好位于三条断层的相交地带,岩层破碎、裂隙发育;覆盖层很厚,全风化层厚度大约为2~5m,强风化层厚度约10m,强风化和中风化界限深度大致在8~10m,中风化和微风化界限大致在45~60m。
两岸地质剖面如图3、图4所示。
2 锚碇总体布置针对本桥地形陡、地质差、锚碇荷载大等特点,锚碇布置需遵循以下原则:(1)使锚索上、下游角度基本对称,使扣塔以受压为主,尽可能避免受弯扭。
大跨度钢桥设计典型案例

Q370-14MnNbq
1995年修建芜湖长江大桥,采用铌合金超纯净的冶金方法,研 发运用了该钢种。具有优异的-40℃低温冲击韧性(Akv≥120J), 弥补了厚板效应缺陷,保证了50mm厚钢板焊接性能。
SM520B、SM520C
Q420qC、D、E
S420N、S420NL S420M、S420ML
SM570
Q460qC、D、E Q500qC、D、E
HPS 70W [HPS485W]
Q550qC、D、E
Q620qC、D、E
Q690qC、D、E
HPS 100W [HPS690W]
S460N、S460NL
1 .碳素结构钢:低碳钢强度低,高碳钢焊接性差
2 .低合金高强度结构钢:添加少量合金元素,提高强度、 细化晶粒、改善性能 3 .高强钢丝和钢索材料:由优质碳素钢经过多次冷拔而 成,抗拉强度 1670-1960MPa,伸长率较低 4 %
中国、美国、欧洲及日本桥梁用结构钢
GB 714-2008
ASTM A709-11
大胜关长江大桥,主跨2x336m双主跨三主桁钢桁拱桥,2011年建成通车
南广铁路西江大桥,主跨450m钢箱拱桥,2013年建成
杭 州 湾 跨 海 大 桥
起于嘉兴市海盐,止于宁波慈溪,全长36km,桥宽33m。
最长跨海桥。
舟山大陆连岛工程金塘大桥
起于舟山金塘,止于宁波镇海,全长约27km。
上 海 东 海 大 桥
丹麦厄勒海峡大桥,主跨490m钢桁梁斜拉桥,建于1990’年代
广西西江扶典口特大桥 2 # 主桥设计与计算分析

广西西江扶典口特大桥 2 # 主桥设计与计算分析作者:凌冬黄珠李思艺来源:《西部交通科技》2022年第05期摘要:由于预应力混凝土连续刚构桥整体性好,具有较强的刚度,因此其跨越能力显著优于简支梁桥,被广泛应用于大跨度桥梁设计中。
文章以跨径组合为131 m+198 m+131 m的广西西江扶典口特大桥2#主桥为工程背景,通过有限元计算软件建立了全桥结构的计算模型,并结合相关规范要求,对全桥的各项设计指标进行了计算分析。
结果表明:该桥梁在施工与运营阶段各项指标均满足相关规范要求,其计算结果可为类似桥梁结构的设计与计算提供参考。
关键词:桥梁工程;连续刚构桥;预应力桥梁;桥梁设计;有限元计算中图分类号:U442.5+4-A-48-153-30 引言桥梁作为我国交通基础设施网中至关重要的枢纽工程,其性能要求被不断提高。
传统的简支梁桥结构形式简单,应用最为广泛,但其整体刚度较弱,若要增加桥梁的跨径,只有通过增大主梁截面尺寸来抵抗自重产生的跨中弯矩,但这具有一定的局限性且经济性能较差,不适用于跨越深沟峡谷、江河湖泊等极端地形地貌[1]。
为克服简支梁桥刚度较弱、跨径较小的缺点,墩梁固接、主梁连续的连续刚构体系应运而生,这种体系的桥梁整体具有较强的纵向抗弯刚度与横向抗扭刚度,使其对主梁截面尺寸的要求较小,能够有效减轻桥梁结构自重,增大跨径[2]。
而且,随着预应力技术的日趋成熟,预应力混凝土连续刚构桥的跨越能力被进一步提升,目前已知主跨跨径最大可超过300 m[3]。
针对预应力混凝土连续刚构桥,许多专家学者对其开展了模型试验或数值模拟研究其力学特性[4-6]。
本文以跨径组合为131 m+198 m+131 m的广西西江扶典口特大桥2#主桥为工程背景,结合有关设计规范条文,采用有限元计算软件Midas Civil建立了全桥结构的计算模型,对该预应力混凝土连续刚构桥的各项设计指标进行了验算。
1 桥梁工程概况及设计参数西江扶典口特大桥是广西梧州市环城高速公路项目中最大的控制性工程,位于梧州市环城公路K29公里处,地属梧州市城东,自北向南跨越西江。
西江特大桥混合梁斜拉桥钢箱梁架设关键技术
置,距离辅助墩 10. 5 m。大里程钢 - 混分界点位于 起吊船抛锚定位、钢箱梁运输等施工组织提出很大
600 m 主跨,距 桥塔 P157# 26 m 位置。两处钢 - 混 挑战。
结合段之间采用钢箱梁,两侧边跨采用混凝土箱 (2)主跨采用 12 m 标准节段钢箱梁,每节段钢
梁。主桥钢箱梁共 54 个节段,编号依次为:钢 - 混 箱梁最大吊重 220 t 左右,吊装高度 26 m,大悬臂施
相邻节段焊接固定。标准节段中,L1、R3、R4、R5
段的钢箱梁同样利用 1 000 t 浮吊吊装 + 滑移的方
式安装,其余的标准节段钢箱梁均采用运输船浮运
图3 西江特大桥跨西江主桥钢箱梁标准横断面图(单位:cm) 至桥下,在桥面上设置 2 台 BL230 型桥面吊机对称
2 工程建设难点和总体施工方案
桥,钢箱梁共 54 个节段四种类型,具有结构复杂、跨度大、吊重大、施工干扰多等建设难题。为此,围绕该桥钢箱梁
施工质量和线形控制等关键工序开展了相关技术研究,形成的大节段钢箱梁浮吊滑移就位技术解决了边跨大节段
吊装难题,标准节段钢箱梁桥面吊机悬臂架设技术解决了中跨标准节段安装难题,中跨适时适温合龙技术解决了
结合段、26# ~ 29#大节段、L0#节段、L1 ~ L24 标准 工时受风力影响较大,钢箱梁吊装困难、拼装精度
段、中跨合龙段、R24 ~ R3 标准段、钢 - 混结合段, 及线形控制要求高且钢梁拼装焊接质量要求较高。
布置如图 2 所示。
(3)受自然环境因素影响较大;钢箱梁施工位
于台风期,避免台风天气下钢箱梁吊装作业,并对
钢箱梁合龙难题,为今后类似条件下的斜拉桥钢箱梁施工提供了可借鉴的经验。
关键词:斜拉桥 钢箱梁 滑移就位 悬臂架设 适时合龙
广珠铁路西江特大桥0#块施工设计
广珠铁路西江特大桥0#块施工设计摘要:本文介绍了广珠铁路西江特大桥主桥大跨连续刚构0#块施工设计的一些思路,为我国后续同类桥梁超大型0#块施工设计提供一些经验和参考。
关键词:0#块;托架;压重;施工设计Abstract: This paper introduces the continuous rigid frame 0# some ideas of long-span bridge construction design of Xijiang bridge Guangzhou-Zhuhai railway, provide some experience and reference block design for the construction of similar bridges in our subsequent super 0#.Keywords: 0#; bracket; weight; construction design工程概述广珠铁路西江特大桥主桥孔跨布置为(110+2×230+110)连续刚构拱。
刚构部分箱梁为单箱双室截面,两边腹板为直腹板,腹板厚度分0.35m、0.50m、0.65m、1.0m四种;箱梁顶板宽度除中支点处受拱座影响加宽到16.8m外,其余均为13.2m,底板宽度为10.2m;拱部分为下承式钢管混凝土平行拱。
主桥三主墩墩号分别为141#、142#、143#,全桥总体布置如图1所示:图1 主桥总体布置图本桥0#块分别对应三个主墩,0#块长23.0m,底宽13.7m,顶宽16.8m,141、143号墩0#块高14.1m,142号墩0#块高13.0m。
141、143号墩0#块体积(不含拱座部分)为2446.2m3,142号墩0#块体积(不含拱座部分)为2534.2m3。
141、142号墩0#块三维空间示意图如图2所示:图2 142号墩0#块三维空间图施工方案本桥0#块的主要特点有:①规模宏大,0#块不含拱座部分有2500 m3左右;②0#块两侧悬臂浇筑长度为7m,施工难度极大;③0#块轮廓结构相对较异形,给模板及支架设计带来极大不便。
新建南广铁路西江特大桥南宁侧拱座沉井设计与施工
新建南广铁路西江特大桥南宁侧拱座沉井设计与施工摘要:新建南广铁路西江特大桥南宁侧地质复杂,岩石破碎,进行拱座深基坑施工时,采用混凝土沉井方案进行施工,该沉井的施工难点:1)第三,四节沉井为避开拱座g0预埋段而设置成不对称结构;2)南宁侧工作范围内存在断裂带,基坑边坡为破碎岩石。
不对称的结构特点及地质特点给沉井的下沉正位带来了较大的施工难度,施工中采用偏除土、偏压重、刃脚下抄垫等方法对沉井的倾斜和位移进行纠偏,使四节沉井均顺利下沉到位,并使沉井的偏差控制在允许偏差内。
关键词:沉井,不对称,下沉,偏压重中图分类号:u443.13+1文献标识码: a 文章编号:1、工程概况新建南广铁路西江特大桥是我国首座中承式铁路钢箱提篮拱桥,也是南广铁路全线跨拱最大、科技含量最高、难度最大的桥梁。
西江特大桥主跨拱脚中心距450m,矢跨比1/4,桥面距拱顶73.5m。
钢箱拱肋,桥面为钢混凝土结合梁体系。
西江特大桥拱座采用扩大基础,全桥共设置4个拱座,单个拱座横桥向宽12m,高23.4m,长26.597m。
2、工程施工条件2.1 气象特征桥址区属亚热带湿润型季风气候,雨量充沛,年平均气温22.3°c,极端最高气温38.7°c,极端最低气温-1°c,年平均降水量1671.0mm,年最大降水量2152.5mm,年最小降水量1099.1mm。
2.2 水文资料西江特大桥设计洪水频率三百年一遇,设计水位为17.344m(国家(85));设计最高通航水位的洪水重现期为20年,水位为15.424m (国家(85))。
西江水系是两广交通运输的大动脉,桥址处西江为ⅱ级航道,船舶吨级2000吨。
2.3地形地貌及地质由勘探资料可知,南宁侧的土质主要包括粉质粘土、粗角砾土、碎石土、砂岩、泥质砂岩,南宁侧工作范围内存在f2断裂、f1断裂两条西南-东北向断裂带。
3、拱座基坑方案的选用按照原设计图纸的要求,拱座基础均采用明挖基础施工,放坡开挖的同时对边坡进行锚杆支护,但现场实际施工情况证明由于南宁侧地质复杂,岩石破碎,原设计不能保证施工安全,从实际出发,为保证基坑的安全施工将拱座基坑施工方案变更为混凝土沉井方案。
南广铁路西江桥位、桥式方案的选择
南广铁路西江桥位、桥式方案的选择陈达建【摘要】为了使南广铁路以较经济合理的桥位、桥式跨越西江,并满足国家内河Ⅱ级通航等级要求,对适合设桥的小湘河段和三榕峡河段两桥位根据水文地质、通航条件、桥墩防撞设置、施工难易程度等方面进行比选.小湘河段桥位设计桥式为1跨450 m钢箱拱桥,三榕峡河段桥位设计桥式为连续钢桁粱斜拉桥.比较结论为:南广铁路宜在肇庆市内小湘河段跨越西江,设计为1跨过江的450 m钢箱提篮拱桥,提篮拱采用缆索吊机分段吊装.%In order to find out economic and rational bridge site and type for Nanning-Guangzhou Railway to traverse Xijiang river and to satisfy the II class nevigation requirements of domestic rivers, comparative selection has been carried out between two suitable bridge sites; Xiaoxiang river section and Sanrongxia river section, in terms of hydrogeology, nevigation condition, impact-protection installation of piers, construction feasibility, etc. Bridge type of Xiaoxiang site will be a simple span 450 m steel box arch bridge, bridge type of Sanrongxia site will be continuous steel truss cable stayed bridge. It has been concluded that, Naning-Guangzhou railway is recommended to traverse Xijiang river at Xiaoxiang river section in Zhaoqin city, the designed bridge will be a 450 m steel box basket arch bridge, the basket arch will be erected by cable crane by sections.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】4页(P47-50)【关键词】南广铁路;西江;桥位桥式选择;地形条件;通航要求;设计【作者】陈达建【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司,北京100055【正文语种】中文【中图分类】U442.5+41 工程概况南宁至广州铁路是南宁与广州间最便捷的运输通道,为以客为主的客货混运铁路,旅客列车设计行车速度200 km/h及以上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
南广铁路西江特大桥总体设计
摘要:以南广铁路肇庆西江特大桥为背景,针对大跨度钢拱桥的桥式方案,对钢箱拱桥和钢管桁架拱桥从结构性能、耐久性、工程造价、施工方法等多方面进行了综合比选;以西江特大桥486m中承式钢箱提篮拱桥为例,针对桥梁的主要设计参数进行了详尽阐述,包括矢跨比、拱轴系数、拱肋内倾角、横撑布置、吊杆形式、桥面系方案等;介绍了桥梁相关的静力、动力计算结果;针对大尺寸钢箱拱肋结构、钢混桥面系结构的结构方案及结构尺寸进行了描述;对大跨度钢箱拱桥“边段竖转+中段提升”、“缆索吊机节段悬拼”施工方案进行了综合研究比选。
关键词:铁路;钢箱拱桥;设计参数;缆索吊机;节段悬拼
1 工程概况
南广铁路西江特大桥是新建铁路南宁至广州线桂平至肇庆东段的控制性工程,设计速度250km/h,大桥全长618.3m,桥跨为
(41.2+486+49.1)m+ 32m预应力混凝土简支梁,主桥为中承式钢箱提篮拱桥,计算跨径为450m,是目前世界上最大跨度的高速铁路拱桥,引桥为1孔32简支箱梁。
该桥所处位置地理条件复杂,施工难度极大,具有钢箱拱肋构件加工精度要求严、安装线形控制难度大、水深(60~80m)流急、施工场地狭窄、地形地貌及地质条件复杂等特点。
2 结构形式
本桥主桥采用中承式钢箱提篮拱桥,计算跨径450m。
大桥矢跨比为1/4,拱轴系数m=1.8,拱肋内倾角为4.8°,拱脚处拱肋横向中心距为
34.0m,拱顶处为15.17m。
拱肋为钢箱结构,桥面系采用钢纵横梁与钢筋混凝土桥面板的结合梁体系。
2.1 拱肋及横撑
主桥拱肋各节段按“以折代曲”的原则设计。
拱肋为变高度钢箱结构,拱脚处拱肋截面径向高度为15.1m,拱顶截面径向高度为9.1m,拱肋为陀螺形截面。
肋肋横截面见图1。
全桥共设置18组横撑,桥面系以上12组,为一字形横撑;桥面系以下6组,为K形横撑。
横撑各杆件截面采用箱形断面。
2.2 桥面系
桥面系由钢横梁、钢主纵梁、钢次纵梁、钢筋混凝土桥面板组成,为半漂浮式桥面结构体系(图2)。
主纵梁横向中心距为20m,采用箱形断面,腹板中心距2.0m,高3.0m。
横梁在与主纵梁连接处与主纵梁等高。
横梁根据受力需要分为工形横梁和箱形横梁两种。
次纵梁均为工形断面,与对应位置处横梁等高。
桥面板由20cm厚的C50钢筋混凝土预制板和20cm厚后浇混凝土层组成。
图1 拱肋截面
2.3 吊杆
吊杆采用镀锌平行钢丝束,吊杆上端锚固在拱肋顶面,吊杆通过锚拉板锚固于钢主纵梁顶面,便于吊杆的安装、检查维修和更换,靠近拱梁相交区的2根吊杆D0、D1通过锚箱构造锚固于钢主纵梁下翼缘底面。
2.4 阻尼器
阻尼器设于支座处横撑的江心侧,安装位置与支座中心线重合,全桥共4个。
阻尼器主要技术参数:最大阻尼力Fmax=2 000kN,阻尼系数c=4 000kN· s·m-1,速度指数α=0.3,最大冲程为±300mm。
图2 西江特大桥桥面布置
2.5 限位拉索
由于本桥桥面系为半漂浮体系,为控制结构的纵向位移,确保行车安全,在拱肋横撑支座处设置了限位拉索装置,安装位置与支座中心线重合,全桥共4个。
限位拉索采用211φ5的新型PES(FD)低应力防腐索体,预张拉力为1 930kN。
3 桥式方案研究
本段航道位于西江弯道和峡谷上,江面变窄,常水位最大水深为60m,20年一遇洪水最大水深近80m,水流流速变化大,船舶航行条件差。
通过与航道主管部门协商,为保证不影响通航,该段河道不宜在河中设墩,因此本桥采用一跨越过西江的方式,这样桥梁对航道影响最小,且避免了深水基础,桥梁造价不会增加。
根据河床地形、地质条件、水文、通航条件,考虑水利防洪、航道通航要求,本阶段主要对钢箱拱桥和钢管混凝土拱桥两种桥式方案进行比较。
就外观而言,钢箱拱桥更加简洁,线条更加流畅、美观;就受力性能而言,钢箱拱桥比钢管混凝土拱桥结构受力更可靠,而且钢箱拱桥的
动力特性和横向稳定性都优于钢管混凝土拱桥;就造价而言,钢箱拱桥方案工程造价略高于钢管混凝土拱桥方案。
经过技术、经济、施工、运营安全等综合比较,钢箱拱桥方案虽然造价略高,但在技术、施工、运营安全等方面具有明显优势,因此本设计推荐采用钢箱拱桥方案。
4 主桥结构研究
4.1 矢跨比选取
钢箱拱桥的矢高对结构受力的合理性、吊杆长度和竖、横向刚度影响较大。
在本次方案征集中对1/3、1/4、1/5这3种矢跨比拱肋的受力情况进行了比较。
表1 不同矢跨比的计算结果对比
矢跨比矢高/m最大拱肋轴力/kN最大拱肋弯矩/(kN·m)拱脚水平反力/kN Hz 1阶竖向1阶横向自振频率/主拱吊杆用钢量/t主拱拱肋用钢量/t 1/3 150.0 140 400 430 350 85 900 0.331 0.396 360 17 766 1/4 112.5 160 000 437 600 113 400 0.372 0.401 230 17 010 1/5 90.0 179 800 466 800 141 300 0.396 0.397 150 16 800
表1数据表明:矢跨比越小,结构竖向刚度越大,但拱座的水平反力以及拱肋的内力都会相应增大;由于1阶横向振型为桥面的横向弯曲,桥面结构与拱肋通过支座连接,因此矢跨比对结构整体的横向刚度基本没有影响。