桥梁建设2020年第50卷第6期(总第268期)
Bridge Construction,Vol,50,No.6#2020(Totally No.268"85文章编号!003<4722(2020)06—0085<06
徐伟，王恒，李少骏
(中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉430056)
摘要：常泰长江大桥天星洲和录安洲2座专用航道桥均为刚性梁钢桁拱桥，跨度布置均为(168+388+168)m$桥梁采用双层桥面，上层布置6车道高速公路，下层下游侧布置4车道普通公路、上游侧布置双线城际铁路$主梁采用2片主桁双层板桁组合结构，N形桁，焊接整体节点构造$由于恒载在横断面上分布不对称，为减少结构的非对称变形，主梁采用非对称截面$上、下层桥面均采用纵横梁体系的正交异性板整体钢桥面$主拱采用与主梁反向的N形桁，拱肋为抛物线形，跨中下弦矢高55m、拱高11m。拱肋下弦与主梁上弦间采用柔性平行钢丝吊索连接$主墩基袖采用钻孔桩基袖，墩身采用八边形实心墩结构。专用航道桥采用从边跨向中跨悬臂拼装、拱梁并进架设、跨中合龙的总体施工方案。 关键词：公路铁路两用桥；钢桁拱桥；双层板桁组合结构；非对称截面；正交异性钢桥面；钻孔桩基袖；桥梁设计
中图分类号：U44&224；U442.5文献标志码:A
Design of Special Ship Channel Bridge of Changtai
Changjiang River Bridge
XU Wei,WANG Heng,LI Shao-jun
金玻璃(China Railway Major Bridge Reconnaissance&Design Institute Co.,Ltd.,Wuhan430056,China)
Abstract:The Tianxing Islet and Lu'an I slet special ship channel bridges of Changtai ChangjiangRiverBridge,whicharesteeltrussarchbridgeswithrigid maingirderandhavethree spansof168,388and168m,accommodatetwolevelsofdecks,withtheupperonecarrying6 lanesofhighwayandtheloweronetakingfourcommoncarriagewaysonthedownstreamsideand two intercity rail tracks on the upstream side.The maingirderconsistsoftwo N-shapedtrusses thatareweldedstructureswithintegraljoints.Asthedeadloadsarenotsymmetrica l ydistributed,the maingirderadoptsasymmetricalcrosssectiontoreduceunevendeformationofthestructure.Both theupperandlowerdecksareformedoforthotropicsteelplateswithsupportinglongitudinaland crossbeams.Theparabolicarchribsmeasure11minheight,whichcomprisetheN-shapedtrusses thatareth
einversetypeofthe maingirderNtruss,inthe midspan,theverticalheightfromthe baseofthelowerchordstothedecksurfaceis55m.Thelowerchordsofthearchribsandthe upperchordsofthemaingirderarelinkedbyflexiblehangersformedofpara l elsteelwires.The mainpiersthatareoctagonalsolidstructuresaresupportedbyboredpilefoundations.Thespecial ship channel bridges are assembled in cantilevers from side spans towards the central span,the cantileverassemblyandtheinsta l ationofthemaingirderarecarriedoutsimultaneously,andthe archandthemaingirderarea l closedin midspan.
收稿日期：2020—05—25
基金项目：中国中铁股份有限公司科技研究幵发计划项目(2020—重点一10)
Project of Science and Technology Research and Development Program of China Railway Group Linited(2020-Key Project-10)
作者简介：徐伟，教授级高工,E-mail：&研究方向：公路、铁路大跨度桥梁设计，钢结构设计&
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桥梁建设 Bridge Construction
2020, 50(6)
Key words : rail-cum-road bridge $ steel truss arch bridge $ steel truss structure accommodating
two levels of orthotropic steel plate decks $ asymmetrical cross section $ orthotropic steel deck $ bored pile foundation $ bridge design
1 工程概况
常泰长江大桥是如常高速和常泰城际铁路上的
控制性节点工程&大桥线位距离上游泰州长江大桥 约28. 5 km，距离下游江阴长江大桥约30. 2 km 。 大桥北岸为泰兴市，南岸为常州市&项目路线起自 泰兴市六土于港大道，依次跨越天星洲预留航道、长江 主航道，经录安洲，跨录安洲航道，止于常州市港区
大道。大桥为公铁合建，合建段长5.299 km，跨江 正桥长4. 266 km，采用双层钢桁梁结构，上层布置
6车道高速公路，下层下游侧布置4车道普通公路、
上游侧布置双线城际铁路「门。根据通航论证结论， 天星洲通航孔设计最小通航净宽为329 m，录安洲
通航水域需一孔跨越。因此，跨天星洲预留航道和 录安洲航道桥均采用跨度布置为(168 + 388 +168)
m 的钢拱桥,2座桥结构构造相同⑵&
2桥型结构及支承体系
专用航道桥采用双层桥面钢拱桥，技术上刚性 梁柔性拱囚、柔性梁刚性拱⑷和刚性梁刚性拱3种
桥型结构方案均可行)5* ,3种方案的经济性差异也 有限。从全桥的整体景观考虑，主桥斜拉桥高耸挺 拔，桁拱刚劲有力、层次感丰富，两者搭配效果更佳$
梁体采用桁梁结构，全桥景观协调统一，更具规律 感「6*。因此，刚性梁刚性拱方案在整体景观上更具
优势，被选为最终实施方案&其主桁采用与主桥相 同的两桁结构，桁间距为35 m 。常泰长江大桥专用
航道桥立面布置如图1所示&
桥跨结构在各墩均设置竖向约束，其中上游侧
支座约束横向位移，靠近主桥的主墩支座约束纵向 位移，远离主桥的主墩设置阻尼器，改善地震作用下
结构的动力响应。
3结构设计
3 .1 上 构设计
主梁采用板桁组合结构，桁式采用与主桥一致
的N 形桁⑺，桁高15.104 m 。为适应拱肋杆件角度 变化的构造及景观需要，全桥节间使用13,14,16 m 三种长度&主拱采用与主梁反向的N 形桁，拱肋线 形为抛物线，综合考虑最大杆件内力、用钢量、景观
等因素，跨中下弦矢高55 m 、拱高11m 。中墩附近
6个节间设置加劲弦，弦高30 m 「8* &
主桁各杆件依据受力大小使用不同强度级别的
钢材&大部分拱肋和加劲弦杆件以及少部分平弦受 力较大的腹杆采用Q500qE 钢，大部分平弦腹杆和 拱 上 大 的 杆 采 用 Q420qE 钢 #其 杆
采用 Q370qE 钢 。 竖 杆 采 用 Q500qE 钢 、 Q420qE 钢主要是为满足桁片面外弯矩的受力需求&
专用航道桥主梁标准横断面布置如图2所示& 由于大桥下层桥面下游侧为公路，上游侧为铁路，结 构不同使恒载在横断面上分布不对称，铁路侧二期
恒载较公路侧多63 kN/m 。为使上、下游杆件应 力、应变水平基本相同，降低恒载作用下的结构非对
16812X14
388
4X16+20X13+4X16168
1.5
12X14
1.5
图1常泰长江大桥专用航道桥立面布置
Fig. 1 Elevation View of Special Ship Channel Bridge of Changtai Changjiang River
Bridge
常泰长江大桥专用航道桥设计徐伟，王恒，李少骏87
称变形，拱肋、加劲弦杆件上、下游根据受力不同，采用断制尺寸相同、板厚不同的非截面设计，上、下游吊杆也使用不同的规格。按上述方案设计后，公路侧主桁用钢铁路侧少15%，且结构和变形趋于一致，成桥线形上、下游最大挠度差为10mm，桥梁轴线最大横弯为8 mm，对运营没；同时，施工期最大悬臂状态上、下游挠度差3mm，拱肋横弯50mm，主梁横弯17mm，不会增精度要求的现场工作量&
上遊如常高速公路上遊-
35000
单位：mm 图2专用航道桥主梁标准横断面
Fig.2Typical Cross Section of Main Girder of
SpecialShipChannelBridge
3.1.1杆
杆体节点。主梁弦杆采用的基本截面形式为带伸出肢的箱形截面，内高1200 mm，内宽1000〜1200mm。上弦顶板为平坡，下弦顶桁外排水设置2%横坡&杆场连外上翼缘板采用焊接，其余三面采用高强度螺栓对拼。伸出肢标准宽度为650mm，与整体桥场&主桁典型杆件构造如图3所示&
3.1.2拱和
拱肋杆件的截面形式为带肋箱形截面，内宽1000〜1400mm，内高1000〜2200mm，对于受力大的部分杆件采用内高2300mm、2400mm 的带肋“日”形截面&杆件现场连接采用全断面高强度。
3.1.3腹杆
腹杆采用箱形和H形2种截面形式&箱形截面腹杆与及节点内的连四连接; H形截杆除个别杆件与连接外，大采用插入双面高强度&
3.1.4桥
上、下层桥面均采用正交异性板桥面结构&桥面板厚16mm，板下沿纵向U形，肋高280mm、间距600mm。
上、下层桥面均采用纵横梁体系，但具体构造形式有所不同&上层桥处设置带桁构的组横梁，由横肋
与肋下的三角形桁成&节横肋与弦杆同高，采用、顶的方式与弦杆连接。肋下桁架桁高5m，与横！体全焊，两端与主桁竖杆进行栓接。每个节间间隔2.6〜2.8m设置1道横肋，横肋高800mm。横桥向设置7道倒T形纵梁&上部荷载通过桥面一纵—横肋一纵梁一横梁的路径主桁&上层桥面构造如图4所示&
图4上层桥面构造
Fig.4Details of Upper Deck
下层桥面节点横梁采用变高度箱形截面，中间部分梁高2.6m，与主桁连接处同主桁下弦杆件等高。下桥与主桁采用和#顶
的方式连接&每个 2.6〜2.92m设置1横肋，横肋高800mm。横桥向设置9道倒T形纵梁，高1200mm。梁端处的平顺下层桥面端横梁下方设置1个竖向
承压支座，在主体结构施工完再安装&下层桥面构造如图5所示&
与多横梁体系的桥面相比，采用纵横梁体系支撑的桥面系，不仅纵梁可以分担一主桁的内力，且桥主桁杆件的剪力和附矩
也相
防静电地垫88
桥梁建设 Bridge Construction
2020, 50(6)
图5 下层桥面构造Fig. 5 Details of Lower Deck
图7采用独立系统 化的典型平联节点构造Fig. 7 Typical Joints of Lateral Bracings Optimized
by Independent Axis
对较小，因此轴力占比大，材料强度利用率高，主梁
钢材用 省10%
&
3.1.5吊杆和锚固系统
吊杆可采用刚性和柔性两种，考虑到该桥部分
吊杆长度较长, 杆件长细比的 ，吊杆的截 面比较粗壮，用钢量大，且需采取措 制风致振
动；柔性吊杆自身刚度稍差，但主梁刚度较大，总体
桥面刚度 ，因此采用 吊杆更为&吊杆采用平行钢丝成品索，全桥共设42根&
吊杆与主梁上
及拱下
采用锚拉板进
行连接&吊杆的 端设在上层桥面上，以便于张
操作&
尺寸，锚后空 二段
牵引能力的设备预留&
3.1.6联结系
及拱肋平面设置纵向联结系，加劲弦之
间设交叉形平联，拱
设K 形平联，平联均采用箱形截面杆件， 如图6所示&
横
撑因承担主桁共同作用而出 大的面内 变 形，K 形平联斜杆设计的无 尺寸采用 主桁 杆件恒载作用变形后的尺寸&此外，通过设置独立
的系统线，使平联与主桁的连 1次，仅
须设置1 ，优化了细节构造，如图7所示&
拱上共设置6道横联，横联采用交叉形或双交 叉形&在中支点处拱肋竖杆位置设置桁式桥门架& 加劲弦竖杆 设倒3形和双倒3形横向联结系&
中支点
中跨跨中
（a ）拱上弦平联
中支点
中跨跨中
（b ）拱下弦及加劲弦平联
图6拱上平联平面布置
Fig. 6 Plan View of Lateral Bracings on Arch
3.2下部结构设计
主墩采用双柱式实心墩结构，高7. 4〜21. 3
m，单个墩柱
形截面&主墩承台顶位于河床
面以下，承台为矩形，平面尺寸为55 m （横桥向"X椰子剥壳机
23.5 m （顺桥向），厚度为6 m &承台下设32根
02. 5 m 钻孔摩擦桩，桩长104〜122 m，行列式布
置，桩底持 细中砂或砾砂&主墩和 构
如图8所示&
单位：m
图8主墩和基础结构
橡塑发泡保温材料Fig. 8 Main Pier and Its Foundation
过渡墩采用门式空心墩结构，墩高34. 9〜
45.4 m，单个墩柱为八边形截面。过渡墩承台顶位
于地面或河床面以下，承台为矩形，平面尺寸17. 2
m （横桥向）X23.5 m （顺桥向），厚度为6 m 。承台
微波烧结炉
下设12根!2. 5 m 钻孔灌注桩，桩长99〜106 m,
行列式布置，桩底持力层为细中砂或砾砂&接混凝
梁一侧 顶设置上层公路框架墩，框 总
高 16. 5 m 。
4 施工方案4. 1下部结构
天 桥各墩为水中基础，采用搭设栈桥、
常泰长江大桥专用航道桥设计徐伟，王恒，李少骏89
钢平台反循环回转钻施工桩基&引桥侧边墩承台采用钢板桩围堰施工，其余墩承台采用双壁钢套箱围堰施工。墩身采用翻模法施工&
录安洲航道桥引桥侧边墩为岸上墩，其余3个墩为水中墩&岸上墩可采用钻机直接钻孔施工桩基，钢板桩支护施工承台；水中墩桩基施工方案与天星洲航道桥相同，并采用钢板桩围堰施工承台&所有墩身同样采用翻模法施工&
4.2上部结构
上部钢梁架设采用从边墩向中跨悬臂拼装，主跨拱、梁并进，跨中合龙的总体步骤「9「10*。首先在边跨搭设钢梁拼装支架和架梁吊机，利用架梁吊机逐步向中跨拼装钢梁；主跨6个节间钢梁拼装完成后，在中墩处拱肋上弦安装扣索塔架；继续向中跨跨中同步拼装主拱和主梁，并初张吊索；随中跨悬臂长度增加适时安装并初张扣索，初张后索力不需调整；为保证继续拼装中跨结构过程中的倾覆稳定，边跨端部5个节间范围内的上、下层桥面逐步堆载压重，每端最终总量为7000t。通过边支点顶、落梁，靠岸侧钢梁整体纵移，边支点横桥向顶拉，辅助张拉吊杆、对拉对顶等措施，实现合龙口状态精调「山。先进行拱肋合龙，后进行主梁合龙&然后拆除所有压重和临时支架，进行桥面附属施工，最后将吊索索力成桥索。悬装钢梁，构
过驳船等运输至待架位置下方，由拱上吊机进行吊装&随悬臂端长度增加，后端临时拼装支架逐步脱
空，脱空后即可解除支架的约束&钢梁架设方案如图9所示&
(a)边跨钢梁
⑪⑫⑬⑭
(b)中跨钢梁
图9钢梁架设方案
Fig.9Erection Schemes of Steel Girder 5结语
常泰长江大桥天星洲专用航道桥和录安洲专用航道桥采用刚性梁刚性拱结构，整体造型虽轮廓宏大，但桁架通透，不会使人产生压抑感。大桥主桁的非对称截面设计，既有良好的经济性，又大幅减少了结构的非对称变形，对施工架设和运营功能影响甚微&2座专用航道桥已于2020年8月开工建设，建成后将成为世界最大跨度公铁两用钢拱桥&
参考文献(References):
)1*秦顺全，徐伟，陆勤丰，等.常泰长江大桥主航道桥
总体设计与方案构思[J*.桥梁建设，2020,50(3)：
1—105
(QIN Shun-quan,XU Wei,LU Qin-feng，et al.
Overall Design and Concept Development for Main
NavigationalChannel Bridge of Changtai Changjiang
River Bridge)*.Bridge Construction，2020,50(3)：
1—105inChinese)
)*中铁大桥勘测设计院集团有限公司.常泰长江大桥施工图[Z*.武汉，2020.
(China Railway Major Bridge Reconnaissance U DesignInstitute Co5#Ltd5Construction Drawings of Changtai Changjiang River Bridge[Z*.Wuhan，2020.
inChinese)
)*侯健，彭振华，张燕飞.沪通长江大桥天生港专用航道桥设计)*•桥梁建设，2015,45(6):53—57.
(HOU Jian#PENG Zhen-hua#ZHANG Yan-fei
Design of Tiansheng Port Special Ship Channel Bridge of Hutong Changjiang River Bridge[J*.Bridge Construction#2015#45(6)：53—575inChinese)
[4*段雪炜，徐伟.重庆朝天门长江大桥主桥设计与技术特点[J*.桥梁建设，2010(2):37—40.
(DUAN Xue-wei,XU Wei.Design and Technical Characteristics of Main Bridge of Chaotianmen
Changjiang River Bridge in Chongqing[J*.Bridge Construction#20102)：37—40inChinese)
[5*夏鹏飞，李少骏.常泰过江通道专用航道桥方案比选[J*.桥梁建设，2018,48(6):104—109.贝克曼梁
(XIA Peng-fei#LIShao-jun SchemeComparisonand SelectionforSpecialShip ChannelBridgeofChangtai Passage Across the Changjiang River[J*.Bridge Construction#2018#48(6):104—109inChinese)
)*余璐.常泰长江大桥景观设计[J*.桥梁建设，2020, 50(5):96—100
(YU Lu Aesthetic Design of Changtai Changjiang River Bridge[J*.Bridge Construction,2020,50(5)
：
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