General design of SutongBridge 苏通大桥设计.doc

苏通大桥总设计 Zhang Xigang、Yuan Hong、Pei Minshan、Dai Jie、Xu Lin 1.中交公路咨询有限公司，中国北京，100088； 2.江苏省交通计划与设计协会，中国南京，210005 摘要：苏通大桥的主跨是双塔双索面钢箱梁斜拉桥，中跨长为1088米，在斜拉桥中位列世界第一。为了克服气候条件差、水文条件复杂、深埋的基岩以及高密度的航运要求引起的问题，人们创造了许多新的技术和方法。本文中各自独立的关键点包括：结构体系、钢箱梁、斜拉索、桥塔、桥墩、塔基础、冲击避免系数、抗风、结构非线性动态响应和结构静力稳定性。 关键词：斜拉桥、结构体系、钢箱梁、斜拉索、桥塔、塔基 工程概况苏通长江公路桥（以下简称“苏通大桥”）位于江苏省东南部南通市附近的长江三角洲附近。在江阴长江公路桥东大约82千米，长江三角洲以西108千米的地方。是国家跨长江干线公路的重要组成部分。 苏通大桥工程全长32.4公里，主要由15.1公里的北岸接线工程、8.2公里的跨江大桥工程和9.2公里的南岸接线工程三部分组成。跨江大桥的布局是：[（12×30﹚＋3×﹙11×50﹚＋﹙50＋9×75﹚＋﹙10×75﹚]米长的预应力混凝土连续桥＋﹙2×100＋300＋1088＋300＋2×100﹚米长的钢箱梁斜拉桥＋﹙5×75﹚米长的预应力混凝土连续桥＋﹙140＋＋268＋140﹚米长的预应力混凝土连续钢架桥＋3×﹙11×50﹚米长的预应力混凝土连续桥。 苏通大桥的主体是一个主跨为1088米长的双塔双索面斜拉桥。苏通大桥是世界上第一座长度超过1000米 的斜拉桥。超长的跨度和斜拉索、超高的桥塔、同时还有深水中的超大基础都是世界录桥的跨度配置为100+100+300+1088+300+100+100=2088米。（如图1所示） 图 1 2、技术标准 根据当地情况和预测交通量，采用的技术标准如下（只是主要标准）： （1）公路标准：双向六车道； 设计行车速度：100千米/小时； 设计宽度：34米； 设计地震强度：等级六； 参考风速：100年一遇的高度为10米的风速，取38.9米/秒。而在施工期间，核查风速应该参考30年一遇，为35.4米/秒。风荷载和交通荷载的共同作用处的最大风速为25米/秒。 3． 挑战和困难 苏通大桥靠近长江三角洲，根据施工条件，设计者采用了超过1000米斜拉桥。而当地的条件的不足以及设计和施工工艺面临许多挑战和困难。 3.1 施工条件的挑战和困难 恶劣的气象、复杂的水文条件、基岩埋藏深和高密度的航运是主要的挑战和困难。⑴ 恶劣的气象：一年中风力达6级以上的有179天，年平均降雨天数120天，雾天31天。同时参考风速为38.9米/秒，面临着台风和季雨的威胁。 ⑵ 复杂的水文条件：江面宽6公里。每天两潮，潮差2---4米。浪高1---3米。主桥墩位处水深35米。水流速度在2.0米/秒以上，最大流速为4.4米/秒。 ⑶ 基岩埋藏深：基岩在泥土下深埋达300米，河床土性软，易受冲刷。平均冲刷深度25米。 ⑷ 高密度的航运：航运基本高度应不小于62米，同时主跨应不小于891米，平均日通过船只2500多艘，高峰时6000多艘。航运与施工的矛盾突出。 3.2 设计和施工的挑战和困难 随着跨度的增大，一些在常规桥梁中可以忽略的影响因素将凸现出来，控制参数将变得复杂，同时需要进行更多的研究。在设计和建设上层结构时需要解决更多技术性的难题，这其中主要包括：长度超过1000米斜拉桥的结构体系、长度超过1000米斜拉桥的非线性影响和分析、抗风和抗震的设计和施工方法、施工和运营阶段斜拉索的振动控制、上层结构的架立和监测、超大规模深水基础的设计和施工、超高桥塔的设计和施工。 ⑴ 长度超过1000米斜拉桥的结构体系。选择合理的结构体系是保证这座超长大桥结构工作性能和安全的关键。主桥结构体系研究的主要用途是：尝试使用额外的设备来提高结构在极限风荷载、地震荷载等的作用下的内力和位移响应；减少伸缩缝和支撑等的位移和动态损伤；增加桥在极限静态和动态压力作用下的安全。 ⑵ 长度超过1000米斜拉桥的非线性影响和分析。线性方法是中小型桥梁采用的。扩大后的跨度，人们在线性计算和非线性计算间发现了更大的反差。对长度超过1000米的斜拉桥的非线性影响和分析将有益于改善超长斜拉桥的设计方法和提高苏通大桥的安全性。⑶ 抗风和抗震的设计和施工方法。苏通大桥是大跨度，长悬臂梁施工。复杂的三维气动效果会得到应用。启动稳定性是安全的关键因素。深软土层上的地震作用、长而灵活的结构和高桩承台基础的地震分析、以及适当的抗震措施，是设计的主要考虑因素。 ⑷ 施工和运营阶段斜拉索的振动控制。苏通大桥的斜拉索具有大长度、小刚度、低自然频