天兴洲大桥北汊航道桥结构型式的综合比选

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1、http://www.paper.edu.cn1天兴洲大桥北汊航道桥结构型式的综合比选1，21，2姜天华，孙杰1武汉科技大学4300702武汉理工大学430070E-mail：wustjth@sohu.com摘要：通过对天兴洲大桥北汊航道桥公路桥和铁路桥上、下部结构型式的综合比选，最后确定上部结构采用四跨一联的连续梁结构型式，下部结构采用左右两幅分离式钻孔灌注桩基础。这样既满足了特殊荷载作用下上下部结构受力的要求，又保证了下部结构抗推刚度的要求，使得上下部结构得到了最大程度的优化，这也充分说明了大跨度桥梁结构型式综合比

2、选的必要性。关键词：公铁两用大桥；斜拉桥；航道桥；比选1.工程概况天兴洲长江大桥位于武汉长江二桥下游9.5km处的天兴洲分汊河河段上。桥位区域两岸地形平坦，湖塘星罗棋布，属长江冲积平原地貌。桥址覆盖层为第四系全新统中、下更新统冲积相地层。天兴洲长江大桥正桥全长4657.1米，为公路、铁路两用大桥，北岸公路桥、铁路桥分建，至天兴洲上025号墩合并。上部结构分三种结构形式：南汊主桥为98+196+504+196+98米双塔三索面公铁两用斜拉桥；北汊河道为54.2+2×80+54.2米四跨连续预应力混凝土箱梁，公路、铁路桥分

3、建；其余桥跨均为40.7米跨混凝土箱梁。南汊主桥上部结构中，上层为6车道公路，不同区段分别采用砼结合板和正交异性板，沥青桥面；下层为4线铁路，道碴桥面。主塔为钻石型，塔墩基础采用直径3.4米钻孔灌注桩基础；主桁为钢桁梁，桁高14.5米，节间长度14米。斜拉索采用Φ7mm平行镀锌高强钢丝，双层PE，表面PE设有螺旋线或压花。2.上部结构综合比选2.1铁路桥上部结构比选为满足航道要求，通航孔布置2孔80m跨度，考虑跨越大堤墩位需要及结构合理，边孔跨度确定为54.2m。因此，北汊通航孔孔跨布置为54.2+2×80+54.2m

4、。为了满足铁路特别是客运专线的要求，通过比较上部结构型式以连续梁或连续刚构最为[1]合理。因此，有必要对这两种桥型进行比选。首先按54.2+2×80+54.2m四跨一联的连续刚构方案进行了设计计算。因该区段墩身较低，加之对铁路桥固定墩纵向水平抗推刚度要求较高，桥墩厚度分别采用2.5m与4m尺寸进行计算比较。若采用厚度2.5m的板式墩身，主梁及墩身虽能满足强度要求，但墩身无法满足纵向水平抗推刚度的要求。按4m厚度的板式墩身进行设计，若墩身不剖缝，结构不能成立，若两边固定墩采用剖缝处理，方案虽能成立，但边固定墩无法满足纵向

5、水平抗推刚度的要求。因此综合考虑铁路桥连续刚构方案在本桥特定的条件下难以满足设计要求，连续刚构方案不能成立，而采用54.2+2×80+54.2m四跨一联的预应力混凝土连续梁。1本课题得到湖北省教育厅科学研究基金(B200511009)资助。-1-http://www.paper.edu.cn[2]铁路桥桥面宽度按正线双线设置，客运专线与Ⅰ级铁路线分别独立成桥。其中客运专线桥桥面总宽为12.8m，Ⅰ级铁路线桥面宽度11.5m，梁的全断面型式为直腹板式单箱单室截面，箱宽底部为6.0m，在梁端部加宽至8.0m，梁高由跨中3.

6、5m到根部6m。跨中范围有10m直线段，曲线段梁下弦按圆曲线设置。梁体采用C50号混凝土，三向预应力，纵向采用19Фj15.24高强度低松弛钢绞线，横b向采用3Фj15.24扁形锚具。钢绞线标准强度R=1860Mpa。竖向采用直径32mm精轧螺纹Y粗钢筋。[3]梁体采用挂篮对称悬臂现浇，两箱单独施工。挂篮浇注最长节段为4m。两边跨各13.15m直线段采用墩旁施工膺架上现浇，与悬臂施工梁端之间设2m合拢段，合拢顺序按先边跨、后中跨合拢施工。梁部施工过程中需采用临时支座，合拢后需进行体系转换。2.2公路桥上部结构比选公路桥

7、布置保持与铁路桥一致，采用相同的结构体系，以便全桥协调，因此亦采用同等布置的连续梁结构。公路桥按汽车六车道设计，不设人行道，行车道全宽24.5m，行车道中间设0.5m宽双黄线，两侧各设0.75m宽检修道，桥面全宽27.0m。梁的全断面形式为两幅分离的直腹式单箱单室箱梁，按桥梁中心线左右对称布置，两箱上翼缘间隙为2cm。路面横坡采用结构找坡形式，即箱梁按2%坡度斜置。各箱顶宽为13.49m，底板宽度为7m，为了与邻跨40.7m梁高协调一致，端部梁高2.4m，根部梁高4.6m，跨中范围设10m直线段，曲线段梁下弦按圆曲线设

8、置。梁体采用C50号砼，三向预应力，纵向采用19-7Ф5OVM锚固体系，横向采用OVM15B-3扁形锚具，7Ф5钢绞线，标准强度Ry=1860Mpa，锚下控制应力σk=1394Mpa，竖向采用Ⅳ级Ф25轧丝锚体系，采用冷拉Ⅳ级钢筋（50SizMnV）,钢筋抗拉设计强度为Ry=750Mpa,E=200000Mpa，锚下控制应力为σk