苏通长江公路大桥工程项目介绍
根据目前国内外抗震设计方法的发展水平,采用两水平的抗震设计方法对苏通大桥进行抗震研究,同时,根据桥梁各部分的重要性,以及地震破坏后桥梁结构修复的难易程度,对主桥、专用航道桥和引桥分别采用两种不同的设防标准进行抗震研究,见表3-8。
表3-8 苏通大桥抗震设防标准
桥梁 设防地震 概率水平 P1:100年10%(重现期950年) P2:100年2%(重现期5000年) P1:50年10%(重现期475年) P2:50年2%(重现期2500年) 结构性能要求 主结构完好无损,边墩接近或刚进入屈服 主塔可出现微小裂缝,边墩可利用延性抗震 主结构完好无损,桥墩接近或刚进入屈服 桥墩利用延性抗震 结构校核目标 主塔校核应力,边墩校核 承载能力极限状态 主塔校核承载能力极限状态,边墩根据强度折减系数和延性校核承载能力极限状态 桥墩校核承载能力极限状态 桥墩根据强度折减系数和延性校核承载能力极限状态 主航 道桥 专用航道桥和引桥 3.6.2 桥位区构造稳定性评价
从历史地震资料分析,桥位区没有发生过破坏性地震的记载。经超长电磁波、浅层人工地震和精密磁测等方法的综合勘探和研究,F11断裂(见图3-3)及鹿河—璜泾断裂均不属于活动断裂,这两条断裂都隐伏在地表250m深度以下,因此,对桥梁建设不会产生影响,大桥桥位区属于构造稳定区。
3.6.3 地震危险性分析
考虑地震活动时、空不均匀性,采用国际工程界广泛使用的综合概率法,进行桥位区地震危险性分析,计算结果见表3-9。
表3-9 桥位区地震危险性分析结果
概率水准 63% 100年 10% 2% 50年 63% 10% 基岩水平向峰值加速度PGA(g) 主 桥 0.048 0.094 0.129 0.033 0.079 专用通道桥 0.033 0.079 引桥 0.033 0.079 14
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2% 0.114 0.114 0.114
图3-3 苏通大桥近场区地震构造图
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3.6.4 地震动工程参数
考虑河床冲刷,主桥、专用航道桥、引桥场地地表的峰值加速度见表3-10~3-12。
表3-10 主桥场地地表峰值加速度Amax(g)
概率水准 主墩位置 北主墩 南主墩 北主墩 南主墩 水平向 No.1 0.196 0.205 0.130 0.146 No.2 0.191 0.185 0.140 0.138 No.3 0.187 0.201 0.142 0.140 平均 0.191 0.197 0.137 0.141 No.1 0.129 0.130 0.094 0.094 竖 向 No.2 0.127 0.127 0.091 0.094 No.3 0.126 0.127 0.090 0.091 平均 0.128 0.128 0.092 0.093 100年2% 100年10% 表3-11 专用通航孔桥场地地表峰值加速度Amax(g)
概率水准 50年2% 50年10% 水平向 No.1 0.167 0.124 No.2 0.178 0.114 No.3 0.163 0.117 平均 0.169 0.118 No.1 0.118 0.080 竖 向 No.2 0.113 0.077 No.3 0.118 0.079 平均 0.116 0.079 表3-12 引桥场地地表峰值加速度Amax(g)
概率水准 位 置 北引桥 南引桥 北引桥 南引桥 水平向 №1 0.121 0.123 0.180 0.201 №2 0.116 0.123 0.171 0.172 №3 平均 №1 竖向 №2 №3 平均 50年10% 0.124 0.120 0.086 0.078 0.080 0.081 0.141 0.129 0.090 0.080 0.083 0.084 0.169 0.173 0.117 0.123 0.115 0.118 0.182 0.185 0.122 0.130 0.124 0.125
50年2% 16
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4. 主航道桥桥型及结构方案
4.1 总体设计
根据基础设计资料专题研究成果,苏通大桥桥址区具有江面宽、基岩埋藏深、河势复杂、通航标准高的特点,要求桥梁主跨跨径应在千米以上。为此,工程可行性研究阶段和初步设计阶段都对苏通大桥的桥型方案进行了较深入的研究比较。
针对苏通大桥建设条件,结合目前国内外桥梁建设的实际水平,工可阶段研究了主跨1088 m的双塔斜拉桥方案、主跨650 m的三塔斜拉桥方案、主跨1510 m的双塔三跨悬索桥方案、主跨1510 m的斜拉—悬索协作体系桥方案四种可能适合的桥型方案;初步设计阶段在工可研究的基础上,又对双塔斜拉桥和悬索桥桥型方案进行了研究、比较。
经工可和初步设计阶段对桥型方案的研究比较,综合考虑河势、通航、地质条件和工程造价等因素,最终确定苏通大桥主航道桥采用双塔钢箱梁斜拉桥方案,其跨径布置为100+100+300+1088+300+100+100m,总长2088m,见图4-1。 南通 常熟 辅助航道 洪季上行航道 主航道 备用辅助航道 图4-1 主航道桥桥跨布置 4.2 结构设计 4.2.1 结构体系 采用七跨连续半漂浮体系,空间密索型布置;索塔与主梁间纵向安装冲击荷载阻尼约束装置——液压缓冲器或粘滞阻尼器,横向设抗风支座传递风荷载。
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4.2.2 主梁
主梁采用封闭式流线形扁平钢箱梁,节段标准长度16m、边跨尾索区节段为12m,全宽40.6m(含风嘴),中心线处高度4.0m,最大重量400 t。梁内横向设置两道桁架式纵隔板(有竖向支承和索塔区段采用实腹板式),纵向每隔4m设一道板式横隔板(索塔区段间距特殊设计),纵隔板、横隔板厚度在设置竖向支座、横向限位支座、伸缩装置及桥塔处予以适当增加。
根据受力需要,钢箱梁在不同区段采用了不同的钢板厚度,索塔处板厚最大;顶板的厚度在横桥向也予以变化,在两端及靠近锚索区的位置加厚。各部构件主要尺寸为:
梁高:4.0m
顶板宽:35.4m(不含风嘴) 底板宽:6.3505+23+6.3505m 顶板厚:14~24mm 底板厚:12~22mm 腹板厚:30mm
顶板U形加劲肋:厚8~10mm,上口宽300mm,下口宽180mm,高300mm,间距600mm
底板U形加劲肋:厚6~8mm,上口宽250mm,下口宽400mm,高260mm,间距800mm
横隔板间距:4.0m 实体式纵隔板厚:12mm
桁架式纵隔板:上、下弦杆板厚12mm,节点板厚12mm 斜杆:采用角钢
主梁构造见图4-2,三维透视图见图4-3。
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