南京长江四桥初步设计审查报告(1418m悬索桥).pdf

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1、 南京长江第四大桥 初步设计方案成果复核报告 南京长江第四大桥 初步设计方案成果复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司 中铁大桥勘测设计院有限公司 二七年五月 武汉二七年五月 武汉 南京长江第四大桥 初步设计方案成果复核报告南京长江第四大桥 初步设计方案成果复核报告 设 计 证 书：设 计 证 书：等 级：等 级：编 号：编 号：日 期：日 期：南京长江第四大桥 初步设计方案成果复核报告南京长江第四大桥 初步设计方案成果复核报告 项 目 负 责 人：所 长：分管副总工程师：分管副总经理：总 工 程 师：总 经 理：中铁大桥勘测设计院有限公司 二七年五月 武汉南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁

2、大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 1目录 目录 第 1 章 设计概述.1-1 1.1 项目概况.1-1 1.2 工程可行性研究报告基本结论.1-2 1.3 初步设计工作情况.1-3 1.4 主要技术标准.1-3 1.5 建设条件.1-4 1.5.1 气象.1-4 1.5.2 水文.1-5 1.5.3 工程地质.1-6 1.5.4 地震.1-8 1.5.5 通航.1-10 第 2 章 设计复核概述.2-1 2.1 设计复核工作依据.2-1 2.2 初设文件组成.2-1 2.2.1 设计文件.2-1 2.2.2 勘测文件.2-1 2.2.3 专题研究报告.2-1 2.3 基础资料.

3、2-2 2.4 运用的规范与标准.2-2 2.4.1 设计复核采用的基本规范.2-2 2.4.2 参考规范.2-3 2.5 设计复核过程.2-3 第 3 章 总体评价.3-1 3.1 设计文件总体评价.3-1 3.1.1 基础资料及专题研究.3-1 3.1.2 设计深度.3-1 南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 23.1.3 对上阶段批复及评审意见的执行情况.3-1 3.1.4 采用的规范及强制性条文执行情况.3-2 3.2 工程方案总体评价.3-2 3.2.1 总体设计.3-3 3.2.2 桥型方案及选择.3-4 第 4 章 跨江大桥主桥

4、.4-1 4.1 桥跨布置.4-1 4.1.1 推荐方案.4-1 4.1.2 比较方案.4-1 4.2 计算方法及参数.4-2 4.2.1 计算荷载.4-2 4.2.2 荷载效应组合.4-2 4.2.3 符号规定.4-3 4.2.4 推荐方案.4-3 4.2.5 比较方案.4-3 4.3 推荐方案构造与检算结果.4-4 4.3.1 结构支承体系.4-4 4.3.2 主塔及基础.4-5 4.3.3 过渡墩及基础.4-27 4.3.4 锚碇及基础.4-27 4.3.5 加劲梁.4-33 4.3.6 缆索系统.4-42 4.4 比较方案构造与检算结果.4-57 4.4.1 结构支承体系.4-57 4

5、.4.2 桥塔及基础.4-58 4.4.3 锚碇及基础.4-69 4.4.4 加劲梁.4-72 南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 34.4.5 缆索系统.4-76 4.5 推荐方案抗风与抗震分析.4-83 4.5.1 采用的规范及参考依据.4-83 4.5.2 基本风速、设计基准风速和颤振检验风速.4-84 4.5.3 结构动力特性.4-84 4.5.4 抗风稳定性分析.4-86 4.5.5 结构的地震反应.4-88 4.5.6 结构静力稳定性分析.4-89 4.5.7 结论.4-90 4.5.8 南京长江第四大桥抗风性能试验研究（中间成果

6、）的复核意见.4-91 第 5 章 跨江大桥引桥.5-1 5.1 总体布置.5-1 5.2 上部结构结构方案及构造.5-2 5.2.1 预制拼装混凝土箱梁方案.5-2 5.2.2 波纹钢腹板箱梁方案.5-2 5.2.3 移动模架现浇混凝土箱梁方案.5-3 5.3 墩身及基础方案及构造.5-5 5.4 结构分析.5-6 5.4.1 持久状况承载能力极限状态验算.5-6 5.4.2 持久状况正常使用状态验算.5-7 5.4.3 持久状况和短暂状况主梁应力验算.5-8 5.4.4 支座反力验算.5-9 第 6 章 施工组织.6-1 6.1 主桥施工方案评述.6-1 6.1.1 桥塔及基础.6-1 6

7、.1.2 锚碇和基础.6-1 南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 46.1.3 缆索系统.6-2 6.1.4 加劲梁.6-3 6.1.5 方案评价.6-3 6.2 引桥施工方案评述.6-4 6.3 施工进度安排.6-5 第 7 章 主要结论及建议.7-1 7.1 设计文件总体评价.7-1 7.2 工程方案总体评价.7-1 7.2.1 工程规模及技术标准.7-1 7.2.2 总体设计.7-1 7.2.3 桥型方案及选择.7-2 7.3 跨江大桥.7-2 7.3.1 主桥主跨 1418m 两塔三跨悬索桥方案.7-2 7.3.2 主桥主跨 1620

8、m 两塔单跨悬索桥方案.7-4 7.3.3 长江大桥引桥.7-5 南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 1-1第1章 设计概述 1.1 项目概况 南京长江第四大桥位于长江江苏南京区段内，在南京长江第二大桥下游约10km 处，距长江入海口约 320km。图 1-1 南京长江第四大桥交通位置示意图 南京长江第四大桥是国家沪蓉国道主干线在南京过江的重要通道，也是1995 年国务院批复的南京市城市总体规划中过江通道“五桥一隧”布局之一，是联系南京长江南、北两岸交通主发展轴上城镇的重要纽带，对于形成南京市“沿江成束、跨江成环、南北放射、内外沟通”的公路交

9、通总体构架具有非常重要的意义。南京长江第四大桥的建设将进一步提高沪蓉国道主干线的过江能力，解决过江运输瓶颈，保障了运输大通道的通行能力。南京长江第四大桥的建设将进一步完善南京节点的国家级干线公路网，着力构筑区域大交通格局，优化国家高速公路以及省内骨架公路在南京过江布局，有效地缓解过境交通，进一步分离城市交通与城际交通，优化南京区段过江交通组织，适应日益增长的过江交通量，南京长江第四大桥的建设将有利于加快构筑南京都市圈交通骨架，有利于都市圈内各小区基础设施优势互补，促进都市圈尽快形成；南京长南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 1-2江第四大桥的

10、建设对加强江苏省与邻近省份的联系，促进江苏省、南京市的改革开放和区域经济发展将发挥重要作用。南京长江第四大桥由中交公路规划设计院有限公司设计，受南京市交通建设投资控股（集团）有限责任公司委托，我公司承担了设计复核工作。1.2 工程可行性研究报告基本结论 南京长江第四大桥工程可行性研究阶段，提出了石埠桥和摄山两个桥位，经综合比较认为，石埠桥线位从工程地质、河床形态、河势稳定等方面来讲，明显优于摄山线位；从符合城市总体规划上讲，石埠桥线位更是优于摄山线位方案。推荐石埠桥位作为推荐线位方案。工程可行性研究阶段针对石埠桥线位的石埠桥桥位，分别对主跨为 980m双塔斜拉桥、958m 三塔两跨连续悬索桥、

11、1420m 双塔三跨连续悬索桥和 1650m双塔单跨简支悬索桥四种跨江方案进行了研究，综合考虑桥梁对河势、航运、水利的影响，桥梁的施工难度、工期、建设规模及投资、运营的舒适性等方面的因素，推荐选择设计、施工技术成熟的大跨度悬索桥桥型方案。江苏省发展和改革委员会和交通厅联合组织专家对 南京长江第四大桥工程可行性研究报告进行了审查和评估，并形成交苏改交能发200726 号文。文件认为南京长江第四大桥的建设是十分必要的，也是十分迫切的；工可报告对石埠桥、摄山两个线位进行了全面比选，推荐石埠桥线位是合适的；工可报告对桥梁、隧道工程方案进行了综合比选，推荐桥梁方案是合理的；针对推荐线位，工可报告对多个跨

12、江大桥方案进行了综合比较，原则同意推荐的双塔悬索桥方案。同时文件也对初步设计阶段的工作提出了进一步的要求和建议，具体执行情况概述如下：在初步设计阶段对跨江大桥上、下部结构的关键技术进行了深入地研究，以“满足功能、经济实用、兼顾美观”为指导原则，对跨江大桥及全线工程方案进行深入细致比较；结合区域路网规划和总体布局，统筹考虑本项目与宁通高速公路、沪宁高速公路以及南京绕城高速公路东南段和东北段的南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 1-3衔接方案，从节约用地、减少资源浪费，合理开发、方便地方使用入手，进一步优化了本项目局部路线方案及其平纵面设计。1.

13、3 初步设计工作情况 2006 年 10 月，提交工程地质勘察报告。2006 年 11 月，提交初步设计方案成果。2007 年元月，提交方案汇报成果。2007 年 7 月，提交初步设计正式文件。1.4 主要技术标准?公路等级：平原微丘区高速公路；?行车道数：双向六车道；?设计行车速度：跨江大桥为设计行车速度采用 100km/h；?大桥桥面标准宽度：大桥标准横断面宽度为 33.0m，其各部分组成为：右侧护栏 2x0.5+紧急停车带 2x3.0m+行车道 2x(3x3.75m)+左侧路缘带2x0.75m+中央分隔带 2.0m；?桥面最大纵坡：2 满足 偏心矩与核心矩比 0.48 1 满足 基底应力

14、 基础及锚体完成 810kPa 1310kPa3310kPa 满足 施加最大缆力 1252kPa1215kPa2 满足 偏心矩与核心矩比 0.74 1 满足 基底应力 基础及锚体完成 64kPa 598kPa 2760kPa 满足 施加最大缆力 1126kPa1706kPa8D（主缆设计直径）=6040mm。满足规范要求。南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-56?主缆在主索鞍鞍槽中的抗滑安全系数 表 4-23 索股抗滑移安全系数 计算工况 北塔主索鞍 南塔主索鞍 抗滑移 安全系数 计算值 5.1 2.82 容许值 2 2?鞍槽强度验算 图

15、 4-76 纵横肋主索鞍应力云图 从有限元分析结果可以看出，主索鞍的最大应力只有 150Mpa 左右，主索鞍结构应力满足规范要求。4.3.6.5 散索鞍 北锚碇锚室内设置摆轴式散索鞍，南锚碇锚室内设置滚轴式散索鞍。摆轴式散索鞍采用铸、焊相结合的结构形式，鞍槽部分是铸钢件，鞍体部分为板焊件并与鞍槽焊接。鞍槽内设竖向隔板，鞍槽顶部设置三道压紧梁，以压紧鞍槽内的主缆。散索鞍下部设置摆轴、底座和底板，以完成主缆竖向分力南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-57的传递。滚轴式散索鞍采用全铸造的结构形式，鞍槽与鞍体为全铸型结构。鞍体下设置滚轴组件、底座

16、和座板，以完成主缆竖向分力的传递。滚轴组件是由固定在鞍体底面及座板顶面的不锈钢板、导向平键、多根 400mm 直径的削边滚轴及其支承框架组成。鞍槽内设竖向隔板，鞍槽顶部设置压板，以防止在主缆架设过程中可能出现的部分索股不稳定现象。北散索鞍摆轴的接触应力为 336.2MPa，南散索鞍滚轴的接触应力为152.4MPa，均小于容许应力，满足规范要求。4.4 比较方案构造与检算结果 4.4.1 结构支承体系 对于加劲梁，在两个桥塔处各设置竖向支座、横向抗风支座和纵向限位阻尼装置。对于主缆，通过主索鞍支承于南北桥塔塔顶，缆、鞍、塔之间不互相滑动；通过散索鞍分散锚固于南、北锚碇。结构支承体系的设置是合适的

17、。表 4-24 梁端位移 工况 北岸梁端位移 南岸梁端位移 水平位移 转角位移 水平位移 转角位移 m 弧度 m 弧度 D+L(8)Max 0.9293 0.011 0.926 0.019 Min-0.9179-0.019-0.9216-0.011 D+L(6)Max 0.771 0.009 0.7651 0.016 Min-0.757-0.016-0.7633-0.009 D+L(8)+T(+)Max 0.929 0.011 1.1191 0.021 Min-1.111-0.021-0.9213-0.011 D+L(8)+T(-)Max 1.289 0.015 0.9101 0.019 Mi

18、n-0.902-0.019-1.2813-0.015 南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-584.4.2 桥塔及基础 混凝土桥塔拟采用刚构式方案，设三道横梁，中横梁高度设在桥面以上塔高黄金分割位置处。塔柱截面采用矩形截面，横桥向由 6.0m 渐变到 12.0m，顺桥向由 9.0m 渐变到塔底的 14.0m。塔顶 I.P.点高程 244.970m，塔底高程 10.0m。钢结构桥塔拟采用桁架式方案，在上塔柱段设三道斜撑与上横梁共同受力，下塔段下横梁与斜撑共同受力。塔柱截面采用“十”字形截面，横桥向由6.0m 渐变到 10.0m，顺桥向由塔顶的

19、 9.0m 渐变到塔底的 12.0m，壁厚由 42mm渐变到 50mm。塔顶 I.P.点高程 258.620m，塔底高程 10.0m。塔应尽量露出水面，景观效果较好，塔的美观主要是比例问题，又和梁影响不大，可以适当做矮。桥塔基础采用高桩承台方案。承台为哑铃形，平面尺寸 83.5525.4m，厚9m。桩基为 54 根 D2.8m 钻孔桩，采用梅花式布置，北塔基础桩底高程-82m，桩尖土层为微风化粉砂岩，南塔基础桩底高程-60m，桩尖土层为微风化砂岩。4.4.2.1 总体计算 表 4-25 北桥塔内力计算结果 工况 D+L(8)D+L(8)+T(+)D+L(8)+T(-)D+T(+)+AW 塔顶轴

20、力 Max KN 247652 246649 249381 219299 Min KN 218157 218157 218157 217154 塔底轴力 Max KN 506128 505125 507858 487099 Min KN 475019 475019 475019 484954 南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-59 图 4-77 北塔轴力包络图（D+L(8)+T(+)）图 4-78 北塔轴力包络图（D+L(8)+T(-)）（单位：kN）（单位：kN）图 4-79 北塔塔柱水平位移（D+L(8)）（单位：m）南京长江第四大

21、桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-60 图 4-80 北塔塔柱水平位移（D+L(6)）（单位：m）图 4-81 北塔塔柱水平位移（D+L(8)T(+)）（单位：m）图 4-82 北塔塔柱水平位移（D+L(8)T(-)）（单位：m）南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-61 图 4-83 南塔塔柱水平位移（D+L(8)）（单位：m）图 4-84 南塔塔柱水平位移（D+L(6)）（单位：m）图 4-85 南塔塔柱水平位移（D+L(8)+T(+)）（单位：m）南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘

22、测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-62 图 4-86 南塔塔柱水平位移（D+L(8)+T(-)）（单位：m）计算表明：主塔在各工况作用下，最大偏位 458mm，最大轴力 507858kN,位移和受力均能满足规范要求。4.4.2.2 横向计算 本次主塔横向静力分析时，将主塔结构离散为平面杆系单元，采用“桥梁结构设计系统（SCDS2006）”进行计算。整个主塔离散为 69 个节点，70 个单元,主塔结构离散图详见图 4-87。模型边界条件处理：主塔根部与承台刚性固结；主缆作为集中荷载进行加载，不考虑其对主塔的弹性约束。加劲梁支座反力以集中力形式加载，作用在塔柱下横梁上。(1)计算荷载

23、?主塔自重 容重 26.25KN/m3，程序依据主塔截面面积进行自动加载。?风荷载 桥上无车时：桥面设计基本风速 Vd42.2m/s；桥上有车时：桥面设计风速 Vz25.0m/s；本次分析，计入了主塔横向风效应，考虑前塔柱对后塔柱的影响，将后塔柱的风力效应按前塔柱风力效应的 50考虑。南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-63?温度荷载 体系温差：升温 20；降温 34。图 4-87 主塔结构离散图 (2)荷载组合 本次分析共考虑以下三种荷载组合：组合 I：恒载（D）8 车道汽车活载 L（8）组合 II：恒载（D）8 车道汽车活载 L（8）

24、体系升、降温 T（+）横桥向有车风荷载 CWL 组合 III：恒载（D）体系升、降温 T（+）横桥百年大风荷载 CW (3)符号规定 弯矩 M：以单元下缘受拉为正，单元上缘受拉为负；剪力 Q：以使单元产生顺时针转动为正，反之为负；南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-64轴力 N：以单元受压为正，受拉为负；位 移：竖直方向以向上为正，水平方向以向右为正；应 力：以单元受压为正，受拉为负。(4)计算结果 混凝土塔柱主要计算结果见下。图 4-88 北塔柱轴力包络图（单位：kN）南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥

25、勘测设计院有限公司 4-65 图 4-89 北塔柱弯矩包络图（单位：kN.m）南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-66 图 4-90 北塔柱上缘应力包络图 图 4-91 北塔柱下缘应力包络图（单位：Mpa）（单位：Mpa）南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-67 图 4-92 上横梁上缘应力包络图（单位：Mpa）图 4-93 上横梁下缘应力包络图（单位：Mpa）图 4-94 中横梁上缘应力包络图（单位：Mpa）图 4-95 中横梁下缘应力包络图（单位：Mpa）图 4-96 下横梁上缘

26、应力包络图（单位：Mpa）南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-68 图 4-97 下横梁下缘应力包络图（单位：Mpa）表 4-26 北塔柱截面应力 工况 右肢 左肢 上缘 下缘 上缘 下缘 Max Min Max Min Max Min Max Min MPa MPa MPa MPa D+L(8)17.54 7.2415.23 7.3617.54 7.24 15.23 7.36D+L(8)+T(+)+CWL 18.38 7.2416.88 7.3617.55 7.1 15.21 7.36D+L(8)+T(-)+CWL 18.46 7.24

27、16.96 7.3617.55 7.12 15.21 7.36D+T(+)+CW 18.57 7.1818.66 6.6216.21 5.44 13.92 7.42D+T(-)+CW 18.64 7.1818.74 6.6416.21 5.45 13.92 7.42 表 4-27 北塔柱横梁截面应力 工况 上横梁 中横梁 下横梁 上缘 下缘 上缘 下缘 上缘 下缘 MaxMin Max MinMaxMin Max Min Max Min Max MinMPa MPa MPa MPa MPa MPa D+L(8)3.81 3.01 1.5 0.81 2.68 1.553.322.244.49 2

28、.21 1.56 0.39D+L(8)+T(+)+CWL 3.83.00 1.64 0.82.95 0.324.581.994.85 1.24 2.51 0.04D+L(8)+T(-)+CWL 3.83.00 1.64 0.82.95 0.314.581.994.85 1.25 2.51 0.04D+T(+)+CW 3.74 2.54 1.98 0.81 5.02-1.88 6.82-0.07 5.76-0.51 4.25-1.46D+T(-)+CW 3.75 2.55 1.98 0.81 5.02-1.88 6.82-0.06 5.76-0.51 4.24-1.46 南京长江第四大桥初步设计

29、复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-69计算表明，塔柱截面的应力基本满足规范要求。4.4.3 锚碇及基础 4.4.3.1 锚体及锚固体系?锚体 南北锚碇外形基本相同，前支墩上下游分离构造，后锚室联成整体；整体造型稳重、线条简洁、空间感强。锚体构造：锚体高 29.000m，长 73.000m，前支墩宽 14.0m，后锚块连为一体，宽 55.0m；北锚碇主缆 I.P.点里程桩号：A16+633.285，标高+30.000m；南锚碇主缆 I.P.点里程桩号：A19+353.285，标高+30.000m；前锚室侧墙厚度1.0m，前墙及顶底板厚度 0.80m；散索鞍支墩及

30、前锚室采用 C40 混凝土，锚块采用 C30 混凝土，锚块后浇段采用 C30 微膨胀混凝土。?锚固系统 锚固系统方案对无粘结预应力锚固系统和改进后的后锚梁锚固系统两种方案进行了同等深度的比选，与主跨 1418m 两塔三跨悬索桥方案相同，此处不再赘述。4.4.3.2 锚碇基础?北锚锭：北锚锭共有四种锚碇基础方案，分别为复合基础方案、整体式沉井基础方案、分离式沉井基础方案和地下连续墙基础方案。a、复合基础方案：北锚锭处基岩埋深较深，基岩以上均为透水层，为达到有效封水及支护目的，在复合式基础外围构筑外径 77.0m，内径 74.6m 圆形地连墙，墙厚 1.2m，墙底标高-63.5m，进入泥质胶结强风

31、化粉砂岩。在地连墙内顺桥向设置八道厚 1.5m，长 3865m 地连墙墙体，墙体底标高-58.5m，进入卵石层，墙顶标高-23.5m，位于中密的细砂层。开挖圆型地连墙内土体至标高-23.5m 处，挖深不大于 28.0m，土体挖深过程中采用逆筑法施工，分层开挖土南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-70层，分层施工地连墙内加劲圈墙。基坑开挖完成后，用挤密碎石桩加固中密砂层，然后在坑内浇筑 9.0m 厚底板，底板与顺桥向设置的八道地连续墙刚性连接。在底板上浇注混凝土填芯及顶板，顶板厚 714m，顶板与锚体合为一体。该方案先在地面施工封水支护地连

32、续墙及参与结构受力的顺桥向八道地连墙，然后逆筑法施工，干开挖基坑和干施工基础结构。b、整体式沉井基础方案：沉井为外轮廓尺寸 70.057.0m 的矩形，沉井标准段外壁厚1.5m，底阶段外壁厚2.1m，在顺桥向间隔7.5m、横桥向间隔8.08.25m 设置一个隔仓，隔仓壁厚为 1.0m。沉井基础底标高设置在-50.0m 的圆砾层，下沉深度 54.5m。沉井封底厚度为 8.0m，顶板厚 714m，顶板与锚体合为一体。该方案技术成熟，施工速度相对较慢，但节省较多工程量。c、分离式沉井基础方案：单个沉井基础外轮廓尺寸 70.024.0m 的矩形，沉井标准段外壁厚 2.0m、底阶段外壁厚 2.1m，在顺

33、桥向间隔 6.97.3m、横桥向间隔 9.4 设置一个隔仓，隔仓壁厚为 1.2m。顶部节段两个分离沉井连为一体，以便于施工顶板。沉井基础底标高设置在-50.0m 的圆砾层，下层深度 54.5m。沉井封底厚度为 8.0m，顶板厚 714m，顶板与锚体合为一体。该方案技术成熟，单个沉井规模小，两个沉井下沉过程中的相互影响需要进一步研究。d、地下连续墙基础方案：该方案为外径 77m，内直径 73.4m 的圆形地连墙，墙厚 1.8m，墙底标高约为-63.5m，基础开挖深度 54.5m，地连续墙约 68.0m。逆筑法施工，分层开挖土层，分层施工内衬。基坑开挖完成后，施工底板，在坑内填注填芯，为使受力合理

34、，减少投入，在基础前部预留空腔。底板厚度为8m，顶板厚 714m，顶板与锚体合为一体。该方案先在地面施工地连墙，然后逆筑法施工，干开挖土体，干施工基坑南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-71和基础结构，有一定施工风险。北锚采用沉井基础合适，沉井基础风险小，弃土要安排好，沉井越大越安全，没必要做分离式沉井。地连续墙要下到岩层，6570m 深，在这里使用没有优势。?南锚碇：南锚锭共有两种锚碇基础方案，分别为沉井基础方案和地下连续墙基础方案。a、沉井基础方案：沉井为外轮廓尺寸为 70.057.0m 的矩形，沉井标准段外壁厚 1.5m，底阶段外壁

35、厚 2.1m，在顺桥向间隔 7.5m，在横桥向间隔 8.08.25m 设置一个隔仓，隔仓壁厚为 1.0m。沉井基础底标高设置在-30.0m 的圆砾层，下沉深度 35.5m。沉井封底厚度为 8.0m，顶板厚 715m，顶板与锚体合为一体。该方案技术成熟，沉井规模较大，施工速度相对较慢，但节省工程量较多。南锚碇区域基岩面向江中倾斜，并有较大起伏，就位不易控制，需根据详勘资料设置异型刃脚。b、地下连续墙基础方案：地连墙基础为外径 77m，内直径 74m 的圆形地连墙，墙厚 1.5m，墙底标高约为-37m（基岩面不平），开挖深度 35.5m，地连续墙深约 42.5m。逆筑法施工，分层开挖土层，分层施工

36、内衬。基坑开挖完成后，施工底板，在坑内填注填芯，为使受力合理，减少投入，在基础前部预留空腔。底板厚度为 6m，顶板厚 715m，顶板与锚体合为一体。该方案技术成熟，先在地面施工地连墙，然后逆筑法施工，干开挖土体，干施工基坑和基础结构施工质量有保证；对施工机具设备要求较高，对地层起伏适应性强。南锚采用地连墙和沉井均是可行的，30m 左右完全可以排水开挖。南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-724.4.4 加劲梁 4.4.4.1 构造 加劲梁采用扁平流线型钢箱梁，梁高 4m，梁宽（含风嘴）38.2m，高宽比为 1：9.55，吊索间距 15.0

37、m，每隔 3.75m 设一道板式横隔板。钢箱梁采用钢材 Q345D。钢桥面铺装采用环氧沥青混凝土，厚 5.0cm。平底板下设检查车轨道。根据受力需要，钢箱梁在不同区段采用了不同的钢板厚度，标准梁段顶板厚 14mm，重车道处顶板厚 16mm，底板厚 10mm，塔根处底板 14mm。顶板 U 形加劲肋厚 8mm，开口宽 300mm，底宽 170mm，高 280mm，间距 600mm；底板 U 形加劲肋厚 6mm，开口宽 400mm，底宽 250mm，高 260mm，间距 800mm；横隔板厚 10mm，支点处加厚。斜底板与平底板相交处的角点加劲，采用横向短板加劲与纵向三角形加劲相结合。在钢箱梁吊点

38、处设置了纵腹板，板厚 25mm。钢箱梁与吊索间通过耳板连接，耳板设置于两道横隔板之间，采用高强螺栓将耳板与钢箱梁纵腹板连为一体。钢箱梁纵腹板处的风嘴用于改善梁体气动力外形，不参与结构整体受力，轻型化设置是合适的。桥面排水考虑集中排放体系，将风嘴顶面设置成纵向排水沟的形式，有利于加强环境保护。箱梁腹板与吊索的连接构造会造成局部弯曲，建议注意腹板加劲的细节设计。箱梁腹板与吊索的连接构造会造成局部弯曲，建议注意腹板加劲的细节设计。4.4.4.2 验算结果 图 4-98 加劲梁弯矩包络图（D）(单位：kN.m)南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-

39、73 图 4-99 加劲梁弯矩包络图（D+L(8)）(单位：kN.m)图 4-100 加劲梁弯矩包络图（D+L(6)）(单位：kN.m)图 4-101 加劲梁弯矩包络图（D+L(8)+T(+)）(单位：kN.m)南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-74 图 4-102 加劲梁弯矩包络图（D+L(8)+T(-)）(单位：kN.m)图 4-103 加劲梁横向剪力包络图（D+CW+T(+)）(单位：kN)表 4-28 加劲梁内力与应力计算结果 组合 加劲梁弯矩 上缘应力 下缘应力 方向 Max Min 最大 压应力最大 拉应力 最大 压应力 最

40、大 拉应力 KN*M KN*M Mpa Mpa Mpa Mpa D+L(8)48770-84020 32.676-18.969 30.431-52.357 竖向 D+L(8)+T(+)48770-85580 33.729-18.969 30.431-53.336 竖向 D+L(8)+T(-)52900-84020 32.676-20.551 33.036-52.357 竖向 D+L(8)+T(+)+SY 49020-85770 33.333-18.977 30.632-53.471 竖向 D+L(8)+T(-)+SY 53150-84200 32.73-20.556 33.241-52.492

41、 竖向 D+L(6)41580-69630 27.079-16.177 25.948-43.394 竖向 D+L(6)+T(+)41580-71190 27.682-16.177 25.948-44.373 竖向 D+L(6)+T(-)45720-69630 27.079-17.76 28.56-43.394 竖向 南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-75组合 加劲梁弯矩 上缘应力 下缘应力 方向 Max Min 最大 压应力最大 拉应力 最大 压应力 最大 拉应力 KN*M KN*M Mpa Mpa Mpa Mpa D+L(6)+T(+

42、)+SY 41830-71380 27.736-16.186 26.148-44.508 竖向 D+L(6)+T(-)+SY 45970-69820 27.133-17.765 28.766-43.528 竖向 D+T(+)+SW 4703-5551 2.115-1.617 3.215-3.504 竖向 D+T(-)+SW 9377-5035 1.917-3.418 6.193-3.18 竖向 图 4-104 8 车道活载加劲梁竖向位移包络图（单位：m）图 4-105 6 车道活载加劲梁竖向位移包络图（单位：m）在 8 车道及 6 车道汽车活载的作用下，加劲梁的活载挠度如上图所示。加劲梁向下的

43、最大挠度 4.00417m，挠跨比为 1/405，小于规范（报批稿）1/2501/300，满足竖向刚度要求。南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-76 图 4-106 加劲梁横向位移包络图（CW）（单位：m）加劲梁在百年一遇的强风作用下，其横向最大位移值为 4.90132m，挠跨比为 1/330,小于规范（报批稿）1/150，满足横向刚度要求。4.4.5 缆索系统 4.4.5.1 主缆 全桥共设两根主缆，缆中心距为 34m，主缆采用预制平行钢丝索股法（PPWS）制作。主缆由 169 股通长索股组成。每根主缆中跨有效面积为 0.45581m2

44、。每根预制索股由相互平行的 127 丝、直径 5.2mm 的镀锌高强钢丝组成，钢丝标准强度为 1770MPa。主缆空隙率索夹内取 17%，索夹外取 19%。主缆经索夹箍紧的直径中跨为 836mm，索夹以外主缆直径中跨为 846mm。索股两端设套筒式热铸锚，索股锚头与锚碇的锚固拉杆通过螺母相连。主缆防护采用4mm 镀锌钢丝缠绕+腻子涂装。我国公路悬索桥设计规范（报批稿）规定主缆安全系数不宜小于 2.5；日本本州四国联络桥梁公团的上部结构设计标准中，规定主缆不考虑二次应力时，对抗拉强度至少保证有 2.5 的安全系数，考虑二次应力时，主缆最大拉力对抗拉强度应约有 2.0 的安全系数。综合国内外大型悬

45、索桥设计的经验，本次设计中将 6 车道缆力下主缆的安全系数控制在 2.5 左右，8 车道计算缆力下主缆的安全系数控制在不小于 2.4，南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-778 车道计算缆力下考虑二次应力时主缆的安全系数不小于 2.0 是合适的。主要验算结果见下。主缆6车道不考虑二次应力的安全系数为2.47，8车道的安全系数为2.42，基本上满足 6 车道缆力控制在 2.5 左右，8 车道不小于 2.4 的要求，安全度基本满足规范要求。图 4-107 主缆轴力包络图（D）（单位：kN）图 4-108 主缆轴力包络图（D+L(8)）（单位：

46、kN）图 4-109 主缆轴力包络图（D+L(6)）（单位：kN）南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-78 图 4-110 主缆轴力包络图（D+L(8)+T(+)）（单位：kN）图 4-111 主缆轴力包络图（D+L(8)+T(-)）（单位：kN）表 4-29 主缆最大轴力 位置 D D+L(8)D+L(8)+T(+)D+L(8)+T(-)D+L(6)KN KN KN KN KN 北锚碇 278241 315980 315980 320890 309424 北塔边跨侧 287019 324236 324236 329342 317775

47、北塔中跨侧 288500 329604 329604 333149 322481 南塔中跨侧 288310 329373 329373 332432 322249 南塔边跨侧 290316 328333 328000 333149 321500 南锚碇 280643 319167 314500 324500 313000 4.4.5.2 吊索及索夹 本桥采用平行钢丝索股（PWS）外套双层 PE 防护的吊索，每吊点设两根吊索，各吊索均采用标准强度为 1670MPa 的 85-5 平行钢丝索股，吊索下端与南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-7

48、9钢箱梁耳板通过销铰连接。边跨吊索间距为 15m，桥塔中心到最近吊索的间距为 15m。与吊索相适应，索夹采用上下对合方案。索夹材料选用塑性及可焊性较好的铸钢件，牌号为 ZG20SiMn。为保证在预紧螺栓作用下索夹能紧抱主缆，在两半索夹间留有适当的空隙。采用如下的控制标准是合适的：6 车道计算缆力（恒活降温）作用下安全系数不低于 3.0；8 车道计算缆力（恒活降温）作用下安全系数不低于 2.3；吊索的容许应力幅为 200Mpa。主要验算结果见下。图 4-112 吊索轴力包络图（D）（单位：kN）图 4-113 吊索轴力包络图（D+L(8)）（单位：kN）南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥

49、勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限公司 4-80 图 4-114 吊索轴力包络图（D+L(6)）（单位：kN）图 4-115 吊索轴力包络图（D+L(8)+T(+)）（单位：kN）图 4-116 吊索轴力包络图（D+L(8)+T(-)）（单位：kN）表 4-30 吊索参数计算表格 吊点 编号 吊索 规格 6 车道 安全系数 8 车道 安全系数 应力幅 MPa 1 85-5 3.648 3.596 38.88 2 85-5 3.351 3.268 72.94 3 85-5 3.175 3.077 96.23 南京长江第四大桥初步设计复核报告 中铁大桥勘测设计院有限公司中铁大桥勘测设计院有限

50、公司 4-81吊点 编号 吊索 规格 6 车道 安全系数 8 车道 安全系数 应力幅 MPa 4 85-5 3.072 2.965 111.75 5 85-5 3.019 2.908 120.53 13 85-5 3.030 2.914 124.35 27 85-5 3.053 2.935 125.67 53 85-5 3.045 2.921 131.67 54 85-5 3.047 2.923 131.61 55 85-5 3.045 2.921 131.67 67 85-5 3.051 2.929 129.68 81 85-5 3.053 2.935 125.67 103 85-5 3.0