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1、重庆鱼嘴长江大桥北塔防撞设计张红星,刘德宝,王成树13重庆鱼嘴长江大桥北塔防撞设计张红星,刘德宝,王成树(浙江省交通规划设计研究院,浙江杭州310006)摘要:鱼嘴长江大桥为主跨616m的单跨悬索桥。北岸桥塔位于水中,有受到船舶撞击的可能性。北塔横桥向撞击力为19000kN,顺桥向撞击力为9500kN,塔柱设计主要由横桥向船撞工况控制。通过在桥塔横桥向两塔柱间设置1道底横梁,并将下段塔柱设计为实心截面,依靠桥塔自身来抵御船舶横桥向撞击。分析结果表明,这种桥塔设计满足设计规范要求,解决了桥塔横桥向防撞问题。关键词
2、:悬索桥;桥塔;底横梁;防撞设计中图分类号:U448.25;U443.38文献标志码:A文章编号:1671-7767(2010)02-0013-041总体设计多艘1000~3000t驳船组成的万吨级船队。鱼嘴长江大桥为西部开发省际公路通道重庆绕城公路东段跨越长江的一座特大型桥梁,大桥全长3船舶撞击荷载1440m,主桥为(180+616+205)m的单跨双铰钢该桥南塔设在K184+940处,塔柱底面高程箱加劲梁悬索桥,南岸引桥为两联635m连续箱190.2m(黄海),与最高通航水位192.68m(黄海)梁,北岸引
3、桥为456m+356m连续刚构。该接近,通过在桥塔河心侧设置挡墙可以避免船舶直桥总体布置见图1。接撞击塔身。该桥北塔设在K185+556处,塔柱底面高程为168.5m(黄海)。三峡工程正常蓄水后,船舶通航水位为153.03~192.68m(黄海),该桥塔有受到船舶撞击的可能,必须考虑桥塔的船撞力,进行防撞设计。图1鱼嘴长江大桥总体布置示意船舶撞击力的作用范围由通航水位、船舶水上高度、吃水深度等参数确定。船舶撞击力最高作用2通航技术标准点位于最高通航水位192.68m(黄海)以上6.5m,(1)通航等级为内河-(
4、2)级。即高程199.18m(黄海)处。(2)通航净空。净高:最高通航水位以上不小[2]根据专题研究报告,船舶撞击力分为总体撞于18m;净宽:单孔双向通航净宽不小于435.0m,击力和局部撞击力。船舶总体撞击力见表1。桥梁轴线与航道斜交角为102!。表1船舶总体撞击力(3)通航水位。2009年10月以后,三峡工程正撞击力/kN位置撞击工况常蓄水按175m-145m-155m(吴淞)运行。随水横桥向顺桥向1942kW拖轮+4库运行时间的增加,桥区河段汛期淤积的泥沙在枯北塔1900095003000t驳船船队,撞[
5、1]水期不能被冲走,将出现累计性淤积。考虑泥沙击速度3m/s淤积的影响,在三峡水库运行100年后,计算得最高注:桥塔横桥向与顺桥向船撞为2个独立工况,不进行组合。通航水位194.40m(吴淞)、192.68m(黄海)。设计船舶局部撞击又分为碰撞初始阶段和碰撞结束最低通航水位为153.03m(黄海)。阶段2种工况。船舶碰撞初始阶段出现有最大压强(4)通航船型。重庆境内长江干线目前大宗运的碰撞力,按照点荷载计算,大小为10000kN,作2输以1000t和1500t驳船与1942kW拖轮组成用面积0.5m。碰撞结束阶
6、段撞击力作用区域呈的船队为主,远期规划船队为1942kW拖轮配合三角形(见图2),在三角形的3条边上作用均布线收稿日期:2009-10-23作者简介:张红星(1978-),男,工程师,1999年毕业于同济大学交通土建工程专业,工学学士,2004年毕业于同济大学防灾减灾工程及防护工程专业,工学硕士(Email:ahzhx@163.com)。14世界桥梁2010年第2期力,使桥塔在船舶总体撞击力作用下的承载能力达到设计要求。桥塔的塔柱通常采用箱形截面,与实心截面比较,箱形截面可以用较少的材料提供相近的截面惯性矩,并
7、可减小结构自重,截面型式相对合理。但考虑船舶局部撞击时,箱形截面薄壁结构就显得较薄图2碰撞结束阶段船舶局部撞击力分布弱,需要对其局部受力进行分析。载荷2800kN/m,三角形所围面积内作用均布面荷4.2下塔柱截面型式选择及局部防撞分析2对于下塔柱可能受到船撞的部位,比较了单箱载500kN/m。双室截面和实心截面2种型式。塔柱横桥向宽5.24北塔防撞设计及计算m,顺桥向宽7.5~7.956m。单箱双室截面外壁厚0.95m,中腹板厚0.6m,塔柱截面及横桥向局部船4.1防撞设计思路撞位置示意见图3。在桥梁初步设计阶
8、段,航道尚未有远期船队规[3]划,船舶撞击荷载按照设计规范取值,横桥向撞击力为1400kN,顺桥向撞击力为1100kN。北塔按照常规的门式构造设计,在柱顶处设置1道上横梁,在箱梁支座下设置1道下横梁。塔柱采用C50混凝土,采用箱形截面,横桥向宽5.2m,顺桥向宽度由塔顶处6.0m按照7/1000的坡率线性增大到塔柱底的7.956m。上、下段塔柱壁厚分别为0.6m和0.8m。塔柱底与承台
