南京四橋初步設(shè)計(jì)審查報(bào)告

初步設(shè)計(jì)方案成果復(fù)核報(bào)告中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司二○○七年五月武漢初步設(shè)計(jì)方案成果復(fù)核報(bào)告初步設(shè)計(jì)方案成果復(fù)核報(bào)告中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司二○○七年五月武漢 1-1 1-1 2-1 2-1 2-1 2-1 2-1 2-1 2-2 2-2 2-2 2-3 2-3 3-1 3-1 3-1 3-1 3-1 3-3 4-1 4-1 4-1 4-1 4-2 4-2 4-2 4-3 4-3 4-3 4-4 4-4 4-5 4-27 4-27 4-33 4-42 4-57 4-57 4-58 4-69 4-72 4-76 4-83 4-834.5.2基本風(fēng)速、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速和顫振檢驗(yàn)風(fēng)速 4-84 4-84 4-86 4-88 4-89 4-90 4-91 5-1 5-1 5-3 5-5 5-7 6-1 6-1 6-1 6-1 6-2 6-3 6-3 6-4 6-5 7-1 7-1 7-1 7-1 7-1 1.1項(xiàng)目概況南京長江第四大橋是國家滬蓉國道主干線在南京過江的重要通道，也是建設(shè)將進(jìn)一步完善南京節(jié)點(diǎn)的國家級(jí)干線公路網(wǎng)，著力構(gòu)筑區(qū)域大交通格局，優(yōu)化國家高速公路以及省內(nèi)骨架公路在南京過江布局，有效地緩解過境交通，1.2工程可行性研究報(bào)告基本結(jié)論工程可行性研究階段針對(duì)石埠橋線位的石埠橋橋位，分別對(duì)主跨為980m1.3初步設(shè)計(jì)工作情況1.4主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大橋橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度：大橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬度為33.0m，其各部分組成為：右側(cè)護(hù)欄2x0.5+緊急停車帶2x3.0m+行車道2x(3x3.75m)+左側(cè)路緣帶通航凈空標(biāo)準(zhǔn)：按交通部交水發(fā)[2006]164號(hào)文《關(guān)于南京長江第四大船舶撞擊荷載：南塔：平行于航道方向取105.1MN，垂直于航道方向取1.5建設(shè)條件氣溫年高溫平均日數(shù)(≥35℃)：14.9天降水相對(duì)濕度霧風(fēng)況積雪最大凍土深度：9cm風(fēng)速），皺隆起，形成以埤城群（Pt2pc）為變質(zhì)基底的揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)而進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的據(jù)江蘇省地震工程研究院對(duì)橋位區(qū)地震安全性評(píng)價(jià)及地震危險(xiǎn)性分析專題報(bào)告，近場(chǎng)區(qū)規(guī)模較大的主要斷裂有6條，它們分別是施官集斷裂、南京-第四系共劃分為4大層組，層號(hào)為①~④。①~②層為第四系全新統(tǒng)沖湖積物，主要巖性為淤泥質(zhì)亞粘土、亞粘土、粉砂、細(xì)砂；③~④層為第四系上松散巖類孔隙潛水－弱承壓水含水巖組該含水巖組分布于江域及長江南岸，含水層巖性主要為第四紀(jì)沖積的粉基巖孔隙－裂隙水含水巖組工作區(qū)主體位于華北地震區(qū)長江中下游－南黃海地震帶內(nèi)，屬中強(qiáng)震活工作區(qū)地震活動(dòng)空間分布是不均勻的，主要表現(xiàn)為成團(tuán)成片分布的叢集長江中下游－南黃海地震帶是華北地震區(qū)的一個(gè)中強(qiáng)震活動(dòng)帶。地震活上記載到的4次破壞性地震和現(xiàn)代儀器記錄地震的震級(jí)強(qiáng)度可以認(rèn)識(shí)到這一結(jié)根據(jù)本工程近場(chǎng)區(qū)范圍主要斷裂的活動(dòng)性及其斷裂距橋位工程場(chǎng)地的距南京長江第四大橋位于長江下游的龍?zhí)端?，航道等?jí)為Ⅰ-(1)，通航對(duì)本工程建設(shè)影響較大的主要為南京港位于本工程至南京長江第二大橋設(shè)計(jì)最高通航水位通航凈高通航孔設(shè)置和布跨原則通航凈寬（1）將上下行深水航路和推薦航路以及船舶進(jìn)出碼頭水域安排在主通航（2）將上下行深水航路和推薦航路安排在主通航孔內(nèi)，邊孔預(yù)留碼頭前2.1設(shè)計(jì)復(fù)核工作依據(jù)南京長江第四大橋初步設(shè)計(jì)階段跨江大橋勘察設(shè)計(jì)復(fù)核合同（編號(hào)：南京長江第四大橋初步設(shè)計(jì)相關(guān)的基礎(chǔ)資料有關(guān)主管部門對(duì)工可報(bào)告的批復(fù)意見和評(píng)審意見建設(shè)單位對(duì)該項(xiàng)目的相關(guān)文件和意見現(xiàn)行的相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)2.2初設(shè)文件組成2.3基礎(chǔ)資料2.4運(yùn)用的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)《公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件編制辦法》《公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50283-1999)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ071-1998) 《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》2.5設(shè)計(jì)復(fù)核過程工作人員全面溝通。隨著初步設(shè)計(jì)工作的進(jìn)一步深入和文件的更新改版，在3.1設(shè)計(jì)文件總體評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)說明中宜補(bǔ)充坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、和里程系統(tǒng)橋的運(yùn)營數(shù)據(jù)確定，建議結(jié)合投資估算的調(diào)整等完善評(píng)價(jià)；設(shè)計(jì)基本采用現(xiàn)行有效的規(guī)范，并執(zhí)行了《中華人民共設(shè)計(jì)考慮到本項(xiàng)目的技術(shù)難度和工程規(guī)模較大，現(xiàn)有規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的具有執(zhí)行現(xiàn)有適用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)單位參考了國內(nèi)外相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)3.2工程方案總體評(píng)價(jià)大堤范圍內(nèi)橋梁部分位于直線段；南岸引橋平曲面設(shè)計(jì)高程72.472豎曲線半徑R＝25331.696m，南側(cè)接以-2.8%的縱坡至AK16+000.00m處，變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)高程28.59m，豎曲線半徑R＝80000m；再以=13296.676m；后以-0.7716%的縱坡跨越滑子河，至AK14+700.000m處，變坡面設(shè)計(jì)高程71.658豎曲線半徑R＝28939.920m，南側(cè)接以-2.8%的縱坡至AK19+500.00處，變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)高程42.212m，豎曲線半徑R＝30000m；后以側(cè)路緣帶）+2（中央分隔帶）+0.75（左側(cè)路緣帶）+3×3.75（行車道）+3.0（6）與兩岸碼頭、防洪大堤、被交道路等重要設(shè)施的距離和交叉關(guān)系基斜拉橋方案在江北有相當(dāng)長度的水域被跨度相對(duì)較小的引橋所覆蓋，水根據(jù)河勢(shì)分析報(bào)告，橋位下游龍?zhí)端赖南聫澏尉植亢觿?shì)不很穩(wěn)定，有南京長江二橋、南京長江三橋均為斜拉橋，因此斜拉橋方案在景觀的多在南岸中石化金陵分公司東西兩個(gè)碼頭群不搬遷的條件下，在確定橋梁主跨跨徑要滿足通航技術(shù)要求，并覆蓋各種可能的航道布置，并為下錨重視結(jié)構(gòu)與長江大堤相對(duì)關(guān)系，保證大橋主墩、錨碇等重要下部結(jié)構(gòu)與166+409+1418+364+119m兩塔三跨吊鋼箱梁懸600+1620+550兩塔單跨吊鋼箱梁懸索橋根據(jù)橋位區(qū)自然地理?xiàng)l件并考慮結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理性，引橋橋跨布置以504.1橋跨布置主跨和兩個(gè)邊跨覆蓋了整個(gè)河床斷面，將上下行的深水航路安排在主通南錨碇位于焦山幕府山斷裂北邊緣線以北，跨江主橋總體結(jié)構(gòu)處于焦山主塔根據(jù)《南京長江第四大橋南塔橋墩位址與航路設(shè)計(jì)專題研究報(bào)告》主跨覆蓋了大部分河床斷面，將上下行的深水航路及推薦航路及預(yù)留碼4.2計(jì)算方法及參數(shù)本次設(shè)計(jì)審查，按照規(guī)范要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，驗(yàn)算主梁、主纜、吊索及專用結(jié)構(gòu)分析程序--BNLAS進(jìn)行分析。恒載按照設(shè)計(jì)文件《南京長江第四大橋初步設(shè)計(jì)第二部分跨江大橋（方案匯活載）＋）＋）＋4.3推薦方案構(gòu)造與檢算結(jié)果在主塔處不設(shè)加勁梁的豎向支座對(duì)于減小該處的主梁彎矩效果較為明輔助墩處采用主纜限位裝置，其優(yōu)點(diǎn)有：①減小主塔塔頂位移、改善主梁端橫向約束采用阻尼器，靜力作用下橫向約束為簡(jiǎn)支體系，與梁端橫采用梅花形布置，按摩擦樁設(shè)計(jì)，樁底高程-90m，樁尖土層為交叉腹桿設(shè)置在下橫梁以下，一方面增加了主塔的橫向剛度，受力上與承臺(tái)高程及尺寸大小合適，根據(jù)《南京長江第四大橋船舶撞擊動(dòng)力分析塔柱橫向傾斜度比選：橋面有效寬度為33m，在主塔處橋面寬度達(dá)到和空氣污染逐漸加劇的現(xiàn)狀，宜適當(dāng)提高塔柱底標(biāo)高以改善鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕環(huán)D體系溫差：升溫20℃;降溫34℃。）＋組合Ⅱ：恒載（D8車道汽車活載L（8體系升、降溫T＋橫橋向有）＋\"N——\"N——-24.424.424.424.415.712.615.712.67無粘接預(yù)應(yīng)力方案中錨體屬預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，根據(jù)規(guī)范要求混凝土級(jí)別不應(yīng)低于錨固系統(tǒng)方案對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)和改進(jìn)后的后錨梁錨固系統(tǒng)兩種方案一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)方案是通過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束將大纜索股錨布置在錨固鋼板前部的鋼棒剪力鍵和后部的PBL剪力鍵將索股上的力逐次相對(duì)長37～64m地連墻墻體，墻體底標(biāo)高-58.5位于中密的細(xì)砂層。開挖圓型地連墻內(nèi)土體至標(biāo)高-23.5m處，挖深不大于28.0m，土體挖深過程中采用逆筑法施工，分層開挖土層，分層施工地連墻內(nèi)該方案先在地面施工封水支護(hù)地連續(xù)墻及參與結(jié)構(gòu)受力的順橋向八道地案案值，建議在對(duì)此錨固構(gòu)造進(jìn)行空間分析時(shí)以塔側(cè)第一對(duì)吊索的控制值進(jìn)行計(jì)DDD根股m123456789σKK864σKKσKK斜肋直接傳力式主索鞍鞍體通過四周的定位銷及高強(qiáng)螺栓與固定于塔頂22北散索鞍擺軸的接觸應(yīng)力為336.2MPa，南散索鞍滾軸的接觸應(yīng)力為4.4比較方案構(gòu)造與檢算結(jié)果mm鋼結(jié)構(gòu)橋塔擬采用桁架式方案，在上塔柱段設(shè)三道斜撐與上橫梁共同受）（+0.284+0.000+0.207+0.000+0.149+0.000+0.096+0.000+0.056+0.000+0.028+0.000+0.011+0.000+0.002+0.000+0.056+0.016+0.007+0.001-0.026-0.011+0.056+0.016+0.007+0.001-0.026-0.011-0.002-0.089-0.052+0.033-0.139+0.087-0.193+0.121-0.265+0.166-0.052+0.033-0.139+0.087-0.193+0.121-0.265+0.166體系溫差：升溫20℃;降溫34℃。）＋）＋）＋ 288,080 288,080 322,982 322,982 338,846 338,846 347,379-27,427-27,539-27,539-19,140-19,14050,03450,034-65,84379,55195,949105,384-102,822107,88342,697207,16942,697207,169204,254204,254-62,738200,146-177,118200,146-177,118194,418-7,741-7,741262,843262,843·<·<錨固系統(tǒng)方案對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)和改進(jìn)后的后錨梁錨固系統(tǒng)兩種a、復(fù)合基礎(chǔ)方案：北錨錠處基巖埋深較深，基巖以上均為透水層，為達(dá)該方案先在地面施工封水支護(hù)地連續(xù)墻及參與結(jié)構(gòu)受力的順橋向八道地），D12345本上滿足的規(guī)范要求。吊索最大的應(yīng)力幅為131.67MPa，小于規(guī)范規(guī)定的864K斜肋直接傳力式主索鞍鞍體通過四周的定位銷及高強(qiáng)螺栓與固定于塔頂4.5推薦方案抗風(fēng)與抗震分析《南京長江第四大橋初步設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)研究報(bào)告》江蘇省《南京長江第四大橋抗風(fēng)性能試驗(yàn)研究》西南交通大學(xué)風(fēng)工程試驗(yàn)研出了橋位處實(shí)測(cè)計(jì)算得到的不同高度處和不同重現(xiàn)期一遇的10min平均ffD（梁施工）=48.8m/s111111010001111111123456Ss＝0.74，Sd＝0.90，正對(duì)稱彎扭振型之間的相似指數(shù)低于反對(duì)稱彎扭振型之μrεηT和底面誘導(dǎo)出不對(duì)稱脫落的旋渦，使主梁頂面和底面出現(xiàn)交替變化的正負(fù)壓（1）豎向渦激共振發(fā)生風(fēng)速：Vcvh=2.0fb.B=6.7m/s（2）扭轉(zhuǎn)渦激共振發(fā)生風(fēng)速：Vcvθ=1.33ft.B=1h部位的地震反應(yīng)列于表4-36，經(jīng)檢算，結(jié)構(gòu)內(nèi)力反應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。塔MQNMQN部位MQNMQN北塔柱南塔柱工況二，獨(dú)塔自立狀態(tài)計(jì)算荷載有：恒載+工況一成橋狀態(tài)失穩(wěn)模態(tài)圖見圖4-120，獨(dú)塔自立狀態(tài)下的穩(wěn)定安全系數(shù)為9.3，其失穩(wěn)模態(tài)圖見圖4-121，各種工況下的穩(wěn)定安全系數(shù)均抗風(fēng)性能計(jì)算分析結(jié)果表明：彎扭耦合顫振和分離流扭轉(zhuǎn)顫振的臨界風(fēng)速均大于顫振檢驗(yàn)風(fēng)速[Vcr]=60.8m/s，主橋具有足夠的抗風(fēng)穩(wěn)定抗震性能計(jì)算分析結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)各部位的地震響應(yīng)均在設(shè)計(jì)允許的設(shè)計(jì)風(fēng)參數(shù)的計(jì)算按照規(guī)范及本橋的風(fēng)參數(shù)研究成果取值，計(jì)算結(jié)果可動(dòng)力特性計(jì)算中，剛度、質(zhì)量模擬較準(zhǔn)確，豎彎基頻、扭轉(zhuǎn)基頻等動(dòng)力特性參數(shù)計(jì)算正確。但是邊界條件模擬與實(shí)橋有些差異，橋塔與主主梁節(jié)段模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱?、風(fēng)速及攻角的模擬均滿足抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。在三種攻角條件下進(jìn)行了主梁顫振試驗(yàn)，得出滿足抗風(fēng)設(shè)計(jì)主梁節(jié)段模型在均勻流場(chǎng)中進(jìn)行，并考慮了兩種阻尼比在五種攻角下進(jìn)行主梁渦激振動(dòng)試驗(yàn)，得出的渦激振動(dòng)振幅小于容許值的結(jié)論是合理的。但應(yīng)指出在節(jié)段模型渦激振試驗(yàn)中還應(yīng)給出主梁的斯脫哈爾數(shù)建議主梁節(jié)段模型渦激振試驗(yàn)采用高雷諾數(shù)（大比例通過對(duì)本橋正對(duì)稱的彎扭振型和反對(duì)稱的彎扭振型的相似指=0.90，正對(duì)稱彎扭振型之間的相似指數(shù)低于反對(duì)稱彎扭振型之間的相似指數(shù)，因此得出，耦合顫振將是反對(duì)稱彎扭的耦合，而本橋耦合顫振究竟是正對(duì)稱彎扭耦合還是反對(duì)稱彎扭耦5.1總體布置11.25m＋左側(cè)路緣帶0.75m＋中央分隔帶2.0m＋左側(cè)路緣帶0.75m＋行車道引橋按墩高可分為高墩區(qū)和低墩區(qū)，橋墩高度10m以上區(qū)段橋跨布置以5.2上部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及構(gòu)造張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，形成連續(xù)整體，現(xiàn)場(chǎng)焊接波紋鋼腹板拉裂縫的出現(xiàn)。但是施工中要充分注意波紋鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓挠行?lián)5.3墩身及基礎(chǔ)方案及構(gòu)造有6m左右橋位區(qū)的百年一遇設(shè)計(jì)風(fēng)速達(dá)到V10＝31.2m/s，引5.4結(jié)構(gòu)分析11500001100000500000-50000-100000213141213141516171718191018191012131413141516171819101910121314151617122222222（1）正截面抗裂驗(yàn)算（2）主拉應(yīng)力驗(yàn)算（3）主梁撓度汽車荷載作用下跨中向下豎向位移值為-6.6mm，向上的豎向位移值為定的最大壓應(yīng)力不大于混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.5倍（C50混凝土為6.1主橋施工方案評(píng)述(2)開挖槽段，不斷補(bǔ)給泥漿，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高；清底、下鋼筋籠及注漿混凝土澆注過程中按設(shè)計(jì)要求吊裝固定錨固