灌河大桥总体设计方案（江苏省交通工程建设局）

1.1 总体设计 1.1.1. 主桥

1.1.1.1. 桥跨布置

⑴ 港口规划

2010年10月28日，江苏省交通运输厅临海高等级公路建设管理办公室和江苏省交通工程建设局在南京联合召开了临海高等级公路灌河大桥桥位方案研讨会，会议通过并确认的线位方案在工可推荐方案的基础上跨江主桥灌南侧向上游移动约300米，响水侧向上游移动约210米，穿越堆沟村，与规划中的堆沟港区在南端平面相交。如图所示。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-1线位同规划堆沟港区的关系

灌南侧主墩置于河岸滩地，置于规划港区泊位后方，有效避免局部冲刷对岸线造成影响，减少穿越对港区规划建设的影响；港区范围内引桥均采用40m跨布置，提高港区空间利用效率。

⑵ 墩位布设

为减少对港区布局的影响，提高岸线利用效率，同时由于深泓靠近灌南侧，为减少桥墩区冲淤变化对岸线和泊位的影响，灌南侧主墩布置在浅滩区，距离通航中心线252米，满足334米通航净宽所需最小跨径460米。“考虑到桥位区通航条件和浅水区小型内河船舶通航的要求，桥梁通航净宽应适当加大”，响水侧主墩置于最低通航水位下千吨级船舶通行范围之外，确定主桥主跨为490米。

辅助墩及过渡墩的布设应避开两岸大堤，同时兼顾结构总体经济合理。初步设计各方案过渡墩及辅助墩均遵循上述原则布设。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-2墩位布设

1.1.1.2. 桥型方案

主跨490米最适宜的桥型是斜拉桥，而且我国跨度大于400米的斜拉桥已经超过30座，是世界上拥有大跨斜拉桥最多的国家，在斜拉桥的设计、施工等各个方面积累了较为成熟的经验。

就跨越能力而言，各种常规斜拉桥方案均能适应490m的主跨，但接近PC梁斜拉桥跨越能力上限，有一定实施风险；且桥址区地质条件较差，PC梁斜拉桥下部基础规模庞大。基于此，不考虑对PC梁斜拉桥深入比选研究。

主跨（490米）基本上跨越有效通航水域，边跨和辅助跨均为通航要求，且

基本处于堤内漫滩区或堤外陆域，采用全跨钢箱梁方案架设难度大，且经济性较差，不考虑对全钢箱梁斜拉桥方案深入比选研究。

在可实施的常规斜拉桥中选择四种桥型作为初步设计方案，进行同深入比选。

方案一：双边主梁结合梁斜拉桥。

方案二：单索面整体箱结合梁斜拉桥（辅助跨为PC梁）。 方案三：双索面PK箱结合梁斜拉桥（边跨为PC梁）。 方案四：整体箱混合梁斜拉桥。

1.1.2. 引桥

1.1.2.1. 桥跨布置与桥型方案

灌河通道主桥边跨跨径为63m，从景观角度考虑，其相邻的高墩区引桥跨径应在60m以下，与主桥顺畅连接。因此，高墩区引桥可考虑的跨径有40m、50m、60m。

由于桥位区属冲积平原，地质条件较差，桥台填土高度按照5.5m控制，因此低墩区引桥跨径不宜过大，否则上部结构梁高较高，导致桥下净空较小，视觉通透感较差。同时低墩区引桥跨径的选择还要保持与高墩区引桥的连接顺畅。因此低墩区引桥可考虑的跨径有30m、40m。

从经济性来看，跨径规模越大，其经济性越差。从工期来看，引桥上部结构采用预制方案，工期较短，现浇方案则工期较长。从景观角度看，高墩区引桥跨径稍小于主桥边跨跨径是合适的，若采用40m跨径，其与主桥边跨跨径比约为0.57，若采用50m跨径，其与主桥边跨跨径比约为0.71，从景观效果来看，40m、50m跨径高墩区引桥与主桥连接均较为顺畅，40m跨径与主桥边跨跨径之比更接近黄金分割比例，且其经济性较50m跨径要优，因此推荐高墩区引桥采用40m跨径，对T梁方案和组合箱梁方案进行同等深度比选。

低墩区引桥若采用与高墩区引桥相同的40m跨径，则全线引桥均为同一跨径，同一结构形式，便于大规模生产，提高生产效率，减小管理难度。由于本桥

引桥较长，为提高架设效率，减短工期，南、北引桥可各采用两台架桥机架设主梁，由于国内30mT梁或组合箱梁的架桥机数量较多，低墩区引桥若采用30m跨径，施工单位施工经验更为丰富，架桥机更容易调配，经济性也较40m跨径要好。从景观上看，30m跨径上部结构梁高比40m跨径要小40～50cm，视觉效果较为纤细，景观效果相对较好，因此低墩区引桥推荐采用30m跨径，对T梁方案和组合箱梁方案进行同等深度比选。

对应于主桥推荐方案，在灌南侧，在K12+800附近有一条14m宽的规划路，将来规划路下穿本桥引桥，在K12+900附近有一条沥青路面的道路，需要跨越；在响水侧，在K16+900附近也有一条道路，需要跨越。为了便于满足这些跨越要求，在引桥端部设置了部分28m跨径的引桥，为了景观上协调统一和施工便利，其梁高与30m跨径的引桥取为一致。

1.1.2.2. 桥跨布置方案

综合各种因素，最终桥跨布置为高墩区采用40m跨径，低墩区采用30m、28m跨径，对应四个主桥方案引桥的桥跨布置分别如下：

1）对应于主桥方案一，引桥桥跨布置为：

[2×(4×28)+5×28]+ [4×(5×30)]+[ 4×(5×40)]+主桥+[4×(5×40)]+[ 2×(5×30)+4×30]+[ 5×28+3×(4×28)]=1764m+主桥+1696m；

2）对应于主桥方案二，引桥桥跨布置为：

[4×28+2×(5×28)]+[ 4×(5×30)]+[ 4×(5×40)]+主桥+[4×(5×40)]+[ 5×(5×30)+6×30]=1792m+主桥+1730m；

3）对应于主桥方案三，引桥桥跨布置为：

[4×28+2×(5×28)]+[ 4×(5×30)]+[ 4×(5×40)]+主桥+[4×(5×40)]+[ 3×(5×30)+4×30]+[ 5×28+2×(4×28)]= 1792m+主桥+1734m；

4）对应于主桥方案四，引桥桥跨布置为：

[2×(4×28)+5×28]+[ 2×(4×30)+2×(5×30)]+[ 4×40+4×(5×40)]+主桥+[4×(5×40)+4×40]+[3×(4×30)]+[ 5×28+3×(4×28)]= 1864m+主桥+1796m。

1.1.3. 灌河大桥主引桥桥跨布置汇总

表 错误！文档中没有指定样式的文字。-1灌河大桥主引桥桥跨布置汇总表 方案 方案一：双边主梁结合梁斜拉桥 方案二：单索面整体箱结合梁斜拉桥 方案三：双索面PK箱结合梁斜拉桥 方案四：整体箱混合梁斜拉桥 南引桥 13×28+20×30+20×40=1764m 14×28+20×30+20×40=1792m 14×28+20×30+20×40=1792m 13×28+18×30+24×40=1864m 主桥 63+165+490+165+63=946m 北引桥 20×40+14×30+17×28=1696m 20×40+31×30=1730m 20×40+19×30+13×28=1734m 24×40+12×30+17×28=1796m 总长 4406m 75+130+490+130+75=900m 4422m 3×65+490+3×65=880m 4406m 3×42+490+3×42=746m 4406m 1.2 主桥设计

1.2.1 主桥方案一（双边主梁结合梁斜拉桥）

1.2.1.1. 总体布置

本方案跨径布置为63+165+490+165+63=946m，为双塔双索面半漂浮体系结合梁斜拉桥。主跨490m，基本覆盖有效通航水域，最高通航水位（+3.77m）下满足334×46.5m通航净空要求。灌南侧主墩置于漫滩区，避免桥墩布设对深泓通航水域的影响；响水侧主墩位置河床标高-4.0～-3.0m，最低通航水位下置于千吨级船舶通行水域之外。过渡墩及辅助墩的布置在考虑合理边中跨比例的基础上兼顾与两岸大堤的关系，灌南侧辅助墩及两侧过渡墩均置于堤外，响水侧辅助墩置于堤内。

钢锚箱 钢锚梁 环向预应力 构造简图 塔柱两侧拉索的水平分力通过锚箱的竖直及水平钢受力板来平衡，部分不平衡水平机理 力由塔柱承受，竖直分力通过锚箱两侧竖直钢板的剪力键传递到塔柱混凝土中。 平衡水平力主要由锚箱承塔柱受，不平衡水平力由塔柱整受力 体承受。 钢锚箱在工厂预制完成，容安装易控制锚固点的位置和角精度 度；现场仅需控制塔柱混凝土基座标高。 对吊装能力要求高，钢锚箱施工在浇筑上塔柱前采用焊接要求 拼装，施工较为方便，国内有成功经验可供借鉴。 后期养护要求与钢箱梁相似，有养护 一定难度。 工程实例 费用 推荐意见 苏通大桥 诺曼底大桥 较高 不做方案研究 锚固钢横梁本身是独立的构件，支撑于塔柱内侧牛腿上，平衡两侧拉索的大部分水平分力，部分不平衡水平分力通过横梁下支撑的摩阻力和水平限位装置传递至塔壁。拉索的竖直分力传递至塔柱内侧牛腿。 平衡水平力由锚梁承受，不平衡水平力由一侧塔柱壁承受。 工厂完成钢锚梁制作，确定锚垫板位置，现场施工对每组牛腿位置均需精确定位。 对吊装能力要求不高, 钢锚梁的安装在塔柱施工完成后，对塔柱内部空间有要求。 养护难度比钢锚箱方案小。 安娜雪丝桥 南浦大桥 较钢锚箱低 推荐 上塔柱锚固区段除参与全桥整体受力外，还将拉索锚固集中力传递至塔壁，为防止开裂，平衡塔壁的拉应力，在其周边施加环向平面预应力。 水平力由两侧塔柱壁承受。 锚固系统全部在现场完成，由于在高空作业，锚垫板的角度及位置控制较难。 主要施工难点是需要多次张拉预应力，高空浇筑混凝土锚固构造也有一定难度。 仅锚头需养护。 杨浦大桥 南京二桥 较低 比选 从上述比选看，钢锚箱方案虽然受力可靠，但施工难度大，后期养护要求高，且费用较高，对本项目并不适用，故不对钢锚箱方案进行过多研究，钢锚梁和环向预应力方案都进行了较为深入的方案设计。

②锚固构造 1）钢锚梁方案

对H型索塔，斜拉索为平面索，钢锚梁受力简单，不承受面外荷载，且构

造容易，因此除A1、J1索外，均采用钢锚梁。对索塔方案一（钻石型索塔），斜拉索为空间索，通常情况下钢锚梁不用于空间索面，面外角度导致锚梁构造困难，且结构需承受面外荷载。因此对索塔方案一，斜拉索塔端锚固型式采取钢锚梁和环向预应力齿块锚固相结合的形式。前10对斜拉索由于面外角度大且索力较小，塔壁承受的水平力较小，采用环向预应力砼齿块的锚固形式；其余斜拉索面外角度小于5度，索力较大，采用钢锚梁锚固形式。

A11、J11～A20、J20用钢锚梁A1、J1～A10、J10使用环向预应力砼齿块图 错误！文档中没有指定样式的文字。-10 索塔方案一斜拉索锚固总体布置

钢锚梁分为两部分，使用高强螺栓进行连接，可在混凝土塔施工完成后进行安装，施工方便，如下图所示。

806040604080A201007046070100J205060120A19J195515

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-11 钢锚梁构造示意（cm）

对于钢锚梁的牛腿形式，我们进行了进一步比较，如下表所示。

表 错误！文档中没有指定样式的文字。-4斜拉桥钢锚梁牛腿形式比选 牛腿形式 工程实例 钢牛腿 金塘桥、荆岳桥 混凝土牛腿 闽浦大桥、灌河大桥 受力性能 安装精度 拉索竖向力需通过剪力钉传递 定位容易、安装精度较高 混凝土牛腿主拉应力大，易开裂 牛腿表面平整度较难满足设计要求 塔柱内壁受砼牛腿影响，施工效率低 比较 施工要求 推荐意见 不影响塔柱施工 推荐 ②环向预应力方案中沿塔壁设置对拉的“U”形预应力束，施加环向预应力来保证混凝土塔壁不开裂，预应力的竖向布置根据索力大小进行调整，“U”形预应力束布置见下图。

3050R500T1R150R15030707550450T2305075R17030R1图 错误！文档中没有指定样式的文字。-12 环向预应力布置示意（cm）

50

1.2.1.4. 加劲梁

结合梁是混凝土桥面板与钢梁通过连接件组合在一起共同受力的梁型。相比与钢箱梁，结合梁以廉价且刚度较大的混凝土桥面板代替了造价较高且受力复杂的正交异性钢桥面板，因此，它在经济性及耐久性上有一定的优势；相比与混凝土梁，结合梁的自重较轻，更加适用于大跨度斜拉桥，且施工质量更易控制。由于结合梁独特的优势，它在国内外中、大跨度斜拉桥上被较多采用。

从结合梁中钢主梁的构造形式来分，结合梁可分为双边主梁结合梁、整体箱形结合梁、PK箱结合梁、桁腹式结合梁。

整体箱形结合梁在钢箱梁的基础上，把正交异性钢桥面板替换成混凝土桥面板，主跨420m的东海大桥即采用这种形式的结合梁。PK箱形叠合梁钢梁为分

离式的倒梯形双箱，两箱通过中间的钢横梁连接，钢梁上铺设混凝土桥面板，钢混通过连接件连接以形成组合截面，国内主跨480m的椒江二桥是唯一一座采用PK断面形式的大跨度叠合梁斜拉桥。桁腹式叠合梁其钢梁部分为钢桁架，桁架弦杆上设置连接件同混凝土桥面板连接形成组合截面，主跨490m的Oresund桥即采用这种断面类型。

在结合梁斜拉桥中，更多采用的则是双边主梁式结合梁。双边主梁式结合梁的钢主梁可采用工字形或箱形，两主梁间采用钢横梁连接，钢横梁之间设置小纵梁，钢梁、钢横梁以及小纵梁形成的稳定的格构体系。钢主梁、钢横梁以及小纵梁顶通过焊接剪力钉与混凝土桥面板相连。该类结合梁施工架设方便，钢梁制作简易。著名的希腊里翁桥和杨浦大桥、南浦大桥均采用了双主梁式的结合梁。下表为部分国内外双边主梁结合梁斜拉桥资料。

表 错误！文档中没有指定样式的文字。-5国内外部分结合梁斜拉桥一览

桥名 主跨跨径(m) 主梁形式 希腊里翁桥 3×560 双边工字梁 22.1 27 2.2 40～80 80～90 25 武汉二七路大桥 2×616 青州闽江 大桥 605 杨浦大桥 602 双边箱梁 9 25 32.5 2.2 25 35～60 26～40 南浦大桥 423 双边工字梁 9 25 30.35 2.1 35 50～80 26 灌河特大桥 340 双边工字梁 11.7 34 36.6 2.8 36～50 60～80 28 双边工字梁 双边工字梁 13.5 30.5 32.3 2.935 36 80 26 13.5 27 32 2.45 36～50 70～80 25 纵向索间距(m) 12.174 横向索间距(m) 梁全宽(m) 梁高(m) 顶板板厚(mm) 底板板厚(mm) 桥面板厚(cm) （1） 双边工字梁结合梁方案

该方案主梁全宽36.5m，节段标准长度12m、边跨尾索区节段为9m，主梁沿纵向每4m 设置一道横梁，横梁之间设置3道小纵梁，钢梁、横梁、小纵梁三者连接成为稳定的梁格体系。

36500175017505003000＋3×3750＋750＝15000330002000750＋3×3750＋3000＝15000175050017509cm沥青混凝土铺装26cm钢筋混凝土桥面板设计标高2%2%

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-13 双边工字梁方案主梁标准横断面

边主梁工字形断面梁高2.7m；顶板宽1m，标准段厚32mm，辅助墩以及中跨合拢段附近区域加厚至48mm；腹板标准板厚24mm，在索塔以及辅助墩附近区域增厚至30mm，腹板在高度方向设置3道纵向加劲，纵桥向每隔2m设置一道竖向加劲；根据受力需求，工字梁底板的宽度与厚度均有变化，标准梁段底板尺寸1100×50mm，辅助墩墩顶附近梁段1900×86mm，标准梁段与加厚段之间过渡采用1500×70mm以及1300×60mm。

横梁采用变高度工字形截面，标准梁段横梁中心梁高3.34m，两侧梁高2.3m，与两侧工字梁腹板竖向加劲板栓接。横梁顶板尺寸700×30mm；底板跨中区域尺寸700×36mm，两侧减薄至24mm；腹板板厚16mm。每两道横梁之间设置三道小纵梁，小纵梁横桥向间距8.55m，采用工字形截面，梁高710mm。小纵梁顶板尺寸400×16mm，底板尺寸240×20mm，腹板板厚12mm。钢主梁、横梁及小纵梁均采用Q345d钢材。

钢梁节段之间的连接、钢梁与横梁的连接以及横梁与小纵梁的连接均推荐采用栓接的方式。

标准梁段混凝土桥面板在钢主梁顶厚50cm，在钢主梁之间厚26cm，在工字梁顶采用φ22×300的剪力钉与钢梁连接，在横梁、小纵梁顶采用φ22×200的剪力钉与钢梁连接。在边跨辅助墩、过渡墩顶区域，混凝土桥面板加厚至50cm，以增加边跨压重。桥面板采用C55混凝土。

由于边跨部分已经进入陆域或浅滩区，没有大吨位运梁船进入的条件，因此桥面板采用预制+现浇湿接缝的施工方案，横桥向分为4块预制板，顺桥向两道横梁之间设为一块预制板。

该方案结合梁为常见的结合梁构造形式，构造简单，焊缝数量少，生产效率高，运营期维护较为简单。

（2）双边箱结合梁方案

36500175017505003000＋3×3750＋750＝150009cm沥青混凝土铺装26cm钢筋混凝土桥面板2%设计标高230002000750＋3×3750＋3000＝1500017505001750

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-14 双边箱结合梁方案主梁标准横断面

该方案主梁全宽36.5m，节段标准长度12m、边跨尾索区节段为9m，主梁沿纵向每4m 设置一道横梁，横梁之间设置3道小纵梁，边箱、横梁、小纵梁三者连接成为稳定的梁格体系。

边主梁箱形断面梁高2.7m，顶、底板宽2.25m，腹板间距1.76m。顶板标准段厚20mm，辅助墩以及中跨合拢段附近区域加厚至24mm；腹板标准板厚20mm，在索塔以及辅助墩附近区域增厚至24mm，腹板在高度方向设置4道纵向加劲；箱梁底板根据受力的不同分成24mm、30mm、40mm、60mm四种板厚，中间设置2道纵向加劲。为防止箱梁的畸变及改善与横梁连接处的局部受力，箱梁在与横梁的连接处均设置一道横隔板，在两道横梁之间也设一道横隔板，横隔板板厚12mm。

横梁采用变高度工字形截面，标准梁段横梁中心梁高3.34m，两侧梁高2.3m，与两侧箱梁腹板的加劲栓接连接。横梁顶板尺寸700×30mm；底板跨中区域尺寸700×36mm，两侧减薄至24mm；腹板板厚16mm。每两道横梁之间设置三道小纵梁，小纵梁横桥向间距8.55m，采用工字形截面，梁高710mm。小纵梁顶板尺寸400×16mm，底板尺寸240×20mm，腹板板厚12mm。钢主梁、横梁及小纵梁均采用Q345d钢材。

钢梁节段之间的连接、钢梁与横梁的连接以及横梁与小纵梁的连接均推荐采用栓接的方式。

标准梁段混凝土桥面板在钢主梁顶厚45cm，在钢主梁之间厚26cm，在边箱顶采用φ22×250的剪力钉与钢梁连接，在横梁、小纵梁顶采用φ22×200的剪力钉与钢梁连接。根据受力需要，混凝土桥面板厚度由跨中的26cm加厚至索塔处的32cm。在边跨辅助墩、过渡墩顶区域，混凝土桥面板加厚至45cm，以增加边跨压重。桥面板采用C55混凝土。

与工字梁方案一致，桥面板采用预制+现浇湿接缝的施工方案，横桥向分为4块预制板，顺桥向两道横梁之间设为一块预制板。

该方案单箱设置有两道腹板，底宽较宽且设有纵向加劲，相应增加了下底板的受压面积，底板及腹板厚度较小，材料利用率较高，但该方案焊缝相对较多，焊接工作量稍大，主梁内空间较小，并设置有钢锚箱，检查维护稍有不便。

（3）结合梁方案比选

以上两种结合梁方案的技术比较见下表：

表 错误！文档中没有指定样式的文字。-6结合梁主梁形式比较表

主梁方案 代表桥梁 构造 用钢量(t) 材料利用率 焊接工作量 厚板 加工难度 检查维护 推荐意见 工字梁结合梁 希腊里翁桥、 青州闽江桥 简单 10199.1 较低 少 最大板厚85mm 厚板效应明显 厚板增加加工难度 方便 推荐 双边箱结合梁 杨浦大桥 甬江大桥 简单 10853.4 较高 较少 最大板厚50mm 操作空间较小 较方便 比较 (4)斜拉索锚固

① 双边工形主梁斜拉索锚固

对双边工形主梁形式，锚固形式相对较为明确，锚拉板最合适。在拉板与主梁的连接处理中，通常有三种形式：a、拉板与腹板栓接；b、拉板与局部外延凸起的腹板销铰式连接；③拉板与主梁顶板焊接。这三种形式均具有构造简单，传力明确、顺畅，便于安装和日常检修等优点。但前两种形式均采用销铰式连接，局部构造处理复杂，对大桥长期运营管理提出了较高的检护要求，考虑到本桥运

营管理的特点，推荐采用第三种连接形式设计锚拉板。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-15锚拉板连接形式

锚拉板的主要受力构件为：承压板、锚管和锚拉板。锚管与锚拉板焊接，将承压板承受的拉索力通过锚拉板相对分散传递至主梁。在具体的构造上，各种锚拉板形式基本一致，但加劲形式细节处理差异明显。方案比选通过优化加劲构造，结合有限元分析，选择结构合理、传力匀顺及局部应力集中较小的结构形式，其构造如下图所示。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-16锚拉板构造形式

012065002101300

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-17锚拉板构造示意（mm）

② 双边箱形主梁斜拉索锚固

双边箱形主梁锚固方式一般采用钢锚箱。斜拉索拉力通过锚垫板作用于上下两块锚固板上，锚固板通过其与两侧腹板的连接将索力传递给主梁。锚固板与

两侧腹板的连接有焊接与高强螺栓两种方式，与焊接相比高强螺栓连接受力性能稳定，耐疲劳，通过连接面摩擦力传递荷载，受力均匀，无应力集中，且后期可更换，所以推荐采用高强螺栓的连接方式。锚箱构造如下图所示。

13409105001500650

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-18钢锚箱构造示意（mm）

1.2.1.5. 斜拉索

（1） 斜拉索形式比选

目前斜拉桥采用的斜拉索类型主要有平行钢丝斜拉索和平行钢绞线斜拉索。

平行钢丝斜拉索的主要特点如下：

? 拉索的制造全部在工厂内完成,制造工艺成熟,质量稳定可靠； ? 平行钢丝拉索产品在工厂内整体制造,索股内钢丝整体扭绞成索,钢丝

受力均匀；

? 产品以成品索方式提供，安装架设工艺简单,施工现场工作量小，能较

为有效地缩短斜拉索施工时间。 钢绞线拉索的主要特点如下：

? 钢绞线拉索采用的钢绞线（1860 MPa 以上）比镀锌高强钢丝(1670 MPa 、

1770MPa左右) 强度高。钢绞线工作应力水平较高，能适当减少钢材使用数量；

? 在斜拉索体内，钢绞线拉索防护方式层次多，安全度高，在防护不破坏

的情况下,索股整体的保护是很有效的；

? 钢绞线拉索采用现场成索的方式，减少了长重拉索产品长距离运输的不

1550500α便，特别在大跨径斜拉桥上，钢绞线斜拉索可以充分利用分散运输、分散吊装以及单股穿索成束的方式，从而避免了采用大吨位起吊运输设备和施工挂索过程中的风险；

? 在桥梁结构合理使用年限内，钢绞线拉索在基本不影响交通和不需要大

型起吊设备的情况下，可以实现单根钢绞线依次更换，比平行钢丝斜拉索整根换索施工便利，影响小。

针对上述两种类型的斜拉索，从斜拉索的材料、构造、性能、安装以及后期维护等方面做了进一步综合比较。

表 错误！文档中没有指定样式的文字。-7平行钢丝斜拉索与钢绞线斜拉索构造比较

项目 钢材 平行钢丝斜拉索 材料1670/1770MPa 钢绞线斜拉索 材料1860MPa 3层防腐保护屏障： （1）内部保护（金属表面涂装） （2）外部保护（每一股钢绞线的PE套） （3）HDPE套 若外包PE破坏，每股钢绞线分别有保护PE，可以提供安全储备 防腐系2层防腐保护屏障： 统 （1）内部保护（金属表面涂装） （包装、（2）PE包皮层 密封性） 安全储备 若外包PE破坏，钢丝立刻暴露于空气中，不能提供安全储备 表 错误！文档中没有指定样式的文字。-8钢绞线斜拉索与平行钢丝斜拉索安装比较

项目 索长控制 施工荷载 提升设备能力 长索安装 张拉空间 张拉设备 工序 平行钢丝斜拉索 钢绞线斜拉索 受锚具长度尺寸的限制，对监控及制作不受锚具长度限制，对监控和制要求高 作要求较低 拉索整体安装，较重 要求较高 拉索整体安装，施工难度大； 外包PE现场防护难度大，PE破坏累计所有钢丝。 张拉空间大 要求较高 工序简单 钢绞线单股安装，较轻 要求较低 单根安装，施工方便； 单根钢绞线单独防护，现场防护难度小。 张拉空间小 要求较低 现场工序较多 表 错误！文档中没有指定样式的文字。-9钢绞线斜拉索与平行钢丝斜拉索后期维护比较

项目 索力监测 后期再张拉 换索工作 平行钢丝斜拉索 采用较大的测力元件 测整根拉索的索力 需要较大的千斤顶 整索更换，难度大 对设备要求高 通常需中断或限制交通 钢绞线斜拉索 采用单股钢绞线测力元件 测单股钢绞线的力 采用单股斜拉索张拉千斤顶 单股更换，难度小 对设备要求低 通常无需中断或限制交通

针对上述两种类型的斜拉索的介绍，从技术成熟程度、强度和刚度、风荷载响应、抗疲劳效应、养护防护，减振系统以及总价等方面做了进一步的综合比较，具体见下表。

表 错误！文档中没有指定样式的文字。-10斜拉索综合比较表

类型 项目 技术成熟性 强度和刚度 最大型号 最大直径 风荷载响应 抗疲劳性能 制造 运输 安装 养护防护 减振系统 工程参考 拉索用量(t) 造价 推荐意见 钢绞线斜拉索 国内技术成熟 拉索强度高，刚度大 15-73 250mm 阻风面积大，但对结构影响较小 好 平行钢丝斜拉索 国内技术成熟 拉索强度稍低，刚度大 PES7-283 151mm 阻风面积小 好 零部件在工厂制造，工地组装 工厂完成，质量控制好 重量较轻，运输方便 单根安装张拉 三层防护 需要并可检查，换索简便，对交通影响小 均有相应成套产品 诺曼底大桥、青州闽江大桥、香港汀九桥、汲水门桥 推荐 索盘较重，水运 整股安装张拉 两层防护 无需也不能检查，换索困难，对交通影响大 均有相应成套产品 多多罗、苏通大桥、南京长江第三大桥 不推荐 综合上述针对平行钢丝斜拉索和钢绞线斜拉索比选，推荐钢绞线斜拉索。 （2） 斜拉索布置

斜拉索采用双索面扇形布置，梁上索距：标准索距12m，尾索区9m，横向间距为34.5米，塔上索距为2.3米。全桥共设4×20对斜拉索，索长69～267m。

（3） 斜拉索减震

目前，采用较多的减振措施，主要有三种：气动措施、辅助索以及阻尼器，通常都是针对不同机制的拉索振动采用上述一种或几种措施的组合。本桥推荐气动措施和阻尼器两种减振措施组合。

1.2.1.6. 辅助墩、过渡墩及基础

过渡墩采用门式框架结构。墩上盖梁高4m，外侧挑臂处高2m；盖梁全宽37.5m，两侧挑臂宽5m，中间净矩16.5m；顺桥向宽度4.5m，为适应主引桥梁高的变化，盖梁设置了高1m的台阶。过渡墩墩身采用空心柱式墩，断面为矩形，长边外壁设槽口，顺桥向宽3.5m，横桥向宽5.5m，壁厚0.8m，采用C40混凝土。过渡墩承台为哑铃型承台，尺寸为34.4×11.4m（横桥向×顺桥向），厚4m，中间系梁横桥向宽9.6m，顺桥向宽5m，采用C30混凝土。过渡墩基础采用钻孔灌注摩擦桩，承台下设置10根桩，桩基直径2.20m，灌南侧桩长85.0m，响水侧桩长85m，桩身采用C30水下混凝土。

为与过渡墩建筑风格统一，辅助墩也采用门式框架结构。墩上盖梁高4m，外侧挑臂处高2m，中间高2m，采用直线过渡；盖梁全宽37.5m，两侧挑臂宽5m，中间净矩16.5m；顺桥向宽度3.9m。辅助墩墩身采用空心柱式墩，断面为矩形，长边外壁设槽口，顺桥向宽3.5m，横桥向宽5.5m，壁厚0.8m，采用C40混凝土。过渡墩承台为哑铃型承台，尺寸为34.4×11.4m（横桥向×顺桥向），厚4m，中间系梁横桥向宽9.6m，顺桥向宽5m，采用C30混凝土。过渡墩基础采用钻孔灌注摩擦桩，承台下设置10根桩，桩基直径2.20m，灌南侧桩长80.0m，响水侧桩长80.0m，桩身采用C30水下混凝土。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-19主桥方案一辅助墩一般构造 图 错误！文档中没有指定样式的文字。-20主桥方案一过渡墩一般构造

1.2.2 主桥方案二（单索面整体箱结合梁斜拉桥）

1.2.2.1. 总体布置

本方案跨径布置为75+130+490+130+75=900m，为双塔单索面半漂浮体系结合梁斜拉桥，其辅助跨采用预应力混凝土。该方案主跨位置与方案一相同，过渡墩及辅助墩的布置在考虑合理边中跨比例的基础上兼顾与两岸大堤的关系，两侧辅助墩均置于堤内，过渡墩置于堤内。

相较于主桥方案一，本方案主梁采用整体箱型断面，最大吊重近100吨，造成了边跨和辅助跨施工困难。边跨主梁可通过浮吊吊至栈桥，滑移顶推至相应位置存梁；辅助跨若采用结合梁，施工极为困难，采用混凝土结构，满堂支架施工，虽然有一定风险，但可控。客观上边跨混凝土还可起到压重作用。

1.2.2.2. 结构体系

结构整体为半漂浮体系。索塔位置设置竖向支座、横向抗风支座、纵向限位阻尼；辅助墩位置设置竖向支座（依靠单侧单向活动支座提供横向抗风承载能

力）；过渡墩位置设置竖向支座和横向抗风支座。

900007500灌南1300049000130007500响水334004650

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-21主桥方案二总体布置

限位阻尼为动力阻尼和额定行程限位的组合功能装置系统，即对小于额定行程量的慢速位移不约束，如温度、活载等引起的位移；当由百年风荷载等引起的超出额定行程的位移发生时，装置起到限位锁定，优化结构反应的作用；纵向阻尼对汽车制动﹑船撞和地震等冲击荷载激励下的动力响应产生缓冲和阻尼作用。

1.2.2.3. 索塔及基础

（1）索塔

①钻石型索塔方案一

该方案上塔柱为竖直的单个塔柱，中塔柱分开左右外倾，下塔柱内倾。整个索塔造型优雅、简洁、轻盈。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-22索塔推荐方

案

主塔采用C50混凝土，塔高184.5m；上塔柱为抗风性能较好的八边形断面，横桥向宽10m，顺桥向宽8m，壁厚1m，塔柱正面开宽2.0m的凹槽；中塔柱为六边形断面，其中外侧的三个侧面与上塔柱侧面完全一致，横桥向宽5m，顺桥向宽8m，根据受力需要，沿高度方向分成1m、1.3m两种壁厚；下塔柱也为六边形断面，顺桥向宽由横梁处的8m变化至塔底的12m，横桥向宽由横梁处的5m变化至塔底的8m。

横梁选用矩形断面，梁高6m，宽7m，壁厚1.2m，四周倒半径0.5m的圆角。横梁根据受力需要配置一定数量的预应力钢绞线。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-23塔柱截面

②钻石型索塔方案二

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-24索塔方案二

本方案主塔采用C50混凝土，塔高184.5m。上塔柱为竖直的单个塔柱，中塔柱分开成两个向外倾的塔柱，中塔柱在索塔下横梁处汇合成一个整体。整个索塔造型优雅、轻盈而又不失稳重感。

上塔柱为抗风性能较好的八边形断面，横桥向宽10m，顺桥向宽8m，壁厚1m，塔柱正面开宽2.0m的凹槽；中塔柱为六边形断面，其中外侧的三个侧面与上塔柱侧面完全一致，横桥向宽5m，顺桥向宽8m，根据受力需要，沿高度方向

分成1m、1.3m两种壁厚；下塔柱为刚度较大的墙式断面，在与中塔柱连接处横桥向宽49m，塔底宽24m，分两段折线过渡，顺桥向宽8m；墙式断面在中间设一道横隔墙，厚1.0m，顺桥向壁厚1.8m，横桥向壁厚1.8m～6.5m。为增强索塔的景观效果，在下塔柱顺桥向外壁处开了1道梯形凹槽，凹槽深0.5m，高13.15m，上底宽30m，下底宽10m。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-25塔柱截面

（2）索塔方案比选

两种索塔的主要区别在于下塔柱，方案一更为轻盈、简洁，方案二下塔柱实心断面增加了整个塔柱的厚重感，较为新颖。

对于本主桥方案，边跨处于浅滩或浅水区，需搭设栈桥，通过浮吊将钢梁吊至栈桥，再顶推滑移主梁至相应位置。响水侧索塔置于浅水区，边跨区域尚有泊船和起吊作业水域，水深条件基本满足施工要求；灌南侧索塔置于浅滩区，存梁栈桥需利用塔下空间前伸至浮吊吊装水域，边跨主梁两侧悬挑翼缘后装，利用塔下空间顶推滑移至相应位置存放。方案一下塔柱塔肢分离，具备栈桥存梁梁体顶推滑移条件。方案二下塔柱为实体构造，若采用顶推滑移栈桥存梁方案，栈桥布置较为复杂，且梁体需要横移，施工较为困难，租用大型履带吊场地条件受限，费用较高。

表 错误！文档中没有指定样式的文字。-11索塔方案比较表

主梁方案 造型美观 方案一 优雅、轻盈、简洁 与单索面方案匹配较好，受力合理，下塔柱内收，减少基础规模 塔柱施工工艺简单、成熟，下方案二 轻盈又不失稳重，较为新颖 与单索面方案匹配较好，受力合理，下塔柱内收，减少基础规模 塔柱施工工艺简单、成受力性能 施工 塔柱塔肢分离，便于灌南侧边跨主梁顶推滑移。 推荐意见 推荐 熟，灌南侧边跨主梁栈桥存梁困难 比较 （3）基础

索塔承台为矩形，横桥向尺寸为53.5m，顺桥向尺寸为31.0m，承台厚6.0m，塔座高2.0m，塔座顶高程5.000m。

索塔基础采用群桩基础，为钻孔摩擦桩。桩基直径为2.5m，一个承台底下布置43根桩，灌南侧桩长110m，响水侧桩长110m。

承台采用C30混凝土，桩基采用C30水下混凝土。

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-26主桥方案二基础构造

（4）索塔锚固构造

10530100757070195800195707510030

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-27钢锚梁构造示意（cm）

单索面方案的斜拉索力较大，且塔壁横向间距达10m，索力在塔壁处产生较大的附加弯矩，采用环向预应力方案较难满足要求。钢锚箱虽然受力能满足要求，

但其吊装重量大，施工难度较大，造价较贵。经比较分析后斜拉索索塔锚固推荐钢锚梁方案，其构造如图所示。

1.2.2.4. 加劲梁

本桥主梁辅助跨采用混凝土梁，以增加梁体自重，改善索塔受力，避免边墩和辅助墩出现负反力，其余部分梁段采用整体箱结合梁。混凝土梁与结合梁均采用单根索锚固，如实施该方案，将成为目前世界上最大跨径的单索面斜拉桥。

（1）结合梁构造

结合梁采用整体箱形断面，该种主梁形式整体抗扭刚度较大，抗风性能好，可设计成造型优美的单索面斜拉桥。主梁标准横断面见下图。

330005003000＋3×3750＋750＝150009cm沥青混凝土铺装防水层28cm钢筋混凝土桥面板2000750＋3×3750＋3000＝150005002%2?50135009750 图 错误！文档中没有指定样式的文字。-28单索面整体箱结合梁方案主梁标准横断面

结合梁中心处梁高4m，全宽33m，两边各伸长7.0m的挑臂；节段标准长度9m；主梁沿纵向每4.5m 设置一道横隔板，在挑臂下沿纵向每4.5m 设置一道下横梁。

钢梁为半封闭箱梁，中心处梁高3.60m，标准梁段箱梁外侧顶板厚26mm，宽700mm，中间顶板厚26mm，宽1952mm，顶板在跨中附近区域加厚至32mm；底板宽13.5m，厚14~16mm，U形加劲肋厚6~8mm；箱内纵向设置四道腹板，外侧斜腹板坡度1：1.225，厚14～20mm，腹板在高度方向设置10道纵向板式加劲，加劲肋厚14～20mm；中腹板厚24mm，腹板在高度方向设置5道纵向板式加劲，加劲肋厚20mm；两道中腹板间距1.95m，其内布置斜拉索锚箱；横隔板板厚14mm，每道横隔板顶设宽600mm，厚24mm的顶板；挑臂下横梁梁高

1.622m，顶板宽600mm，厚24mm，腹板厚14mm，底板宽600mm，厚16~20mm。钢梁材料采用Q345d

标准梁段混凝土桥面板在钢箱梁顶板处厚40cm，在钢箱梁之间及挑臂处厚28cm，采用φ22×200及φ22×300的剪力钉与箱梁、横隔板顶、下横梁相连。桥面板采用预制+现浇湿接缝的施工方案，横桥向分为4块预制板，顺桥向两道横隔板之间设为一块预制板。桥面板采用C55混凝土。

（2）混凝土梁构造

混凝土梁采用等高度单箱三室断面，C55级混凝土。主梁桥梁中心线处梁高4.016m，梁顶全宽33m，设2.0%横坡，外侧挑臂长7.14m，外侧箱室宽8.16m，中间箱室宽2.4m；斜拉索锚块设置在中间箱室，间距5.5m。标准断面如下图所示。

330005003000＋3×3750＋750＝150009cm沥青混凝土铺装防水层2%2 00750＋3×3750＋3000＝1500050097951341040169795 图 错误！文档中没有指定样式的文字。-29混凝土梁标准横断面

箱梁顶板在辅助跨厚0.3m，过辅助墩之后变厚至0.4m；外侧挑臂厚度与顶板一致，在挑臂最外侧，设置了厚0.6m的加厚段，以改善其横向受力；外侧斜腹板斜率与结合梁外腹板一致为1：1.225，内侧腹板竖直，腹板在辅助跨内厚0.5m，过辅助墩之后变厚至0.6m；底板宽13.41m，厚度0.4m。

为了可靠地传递横向荷载，主梁在斜拉索锚固位置均设置一道横隔板，在挑臂下设一道梁肋，横隔板与梁肋厚0.5m，梁肋根部处高度1.905m。

主梁顶板及腹板纵向预应力采用15-16的Фs15.2钢绞线，底板纵向预应力采用15-3的Фs15.2钢绞线，钢绞线标准强度fpk=1860MPa，群锚锚具。

混凝土梁采用满膛支架现浇的方法施工。 （3） 钢混结合段构造

斜拉桥钢－混凝土结合段的位置和形式的选择是混合梁的关键技术。在功

能上要求比较流畅的传递各种荷载产生的内力和变形，同时接头位置具有良好的抗疲劳性、耐久性和可靠性。

①钢混结合段连接形式

预应力砼梁与结合梁的连接构造设计时需考虑下列因素并采取相应措施：为避免连接部位断面重心突变，引起附加弯矩，设计连接部位的结合梁重心应与砼梁重心尽量吻合；且相对应的腹板和翼板的重心应尽量重合，以防结合梁的腹板和底板产生局部弯曲和失稳；采取合理构造将强大的轴向力，由结合梁平顺地传递到砼梁中去；主梁在最不利荷载组合作用下产生的竖向、横向弯矩在连接部位会产生拉应力，这些拉应力不一定能完全由主梁轴力抵消，因此施加一定的纵向预应力。

P.C.箱梁22570钢-砼结合段(1000)1052003400结合梁67271.6顶板T型加劲175横梁钢隔室底板T型加劲602003400

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-30钢混结合构造示意

综合国内外钢砼结合段研究及应用情况，本方案采用了 “钢格室+PBL键”部分连接填充混凝土方式。采用带PBL键和剪力钉群的钢格室与混凝土横梁浇筑为一体的连接形式，钢格室通过钢箱梁加强段与钢箱梁连接。钢格室端部设置承压板，格式腹板设置PBL剪力键及钢板与混凝土的摩擦力传递轴力、剪力和弯矩。国内的鄂东大桥、荆岳大桥及九江二桥均采用此种构造。

②钢混结合段位置选择

混凝土梁与结合梁的结合位置确定原则如下：结合段位置的选择考虑受力、施工便利性。结合段位置尽量选择不会产生较大正负应力变化和竖向位移变动的位置。

两岸混凝土与结合梁结合面设置在距辅助墩11.3m处。

86.3m75m11.3m钢砼结合面 图 错误！文档中没有指定样式的文字。-31结合段位置示意图

（4） 斜拉索锚固 ①锚固型式选择

适合加劲梁单索面双腹板构造的斜拉索锚固形式为钢锚箱，其边界条件与南京长江第三大桥和日本多多罗大桥斜拉索塔端锚固类似。在锚箱与腹板的连接形式上，可采用焊接（南京三桥）或者高强螺栓连接（多多罗大桥）。

表 错误！文档中没有指定样式的文字。-12锚箱连接形式比较

连接方案 传力原理 高强螺栓 通过高强螺栓利用连接面的摩擦力，将通过锚箱传递的拉索力相对均匀地扩散至腹板。 受力性能稳定，耐疲劳，受力均匀，无明显应力集中 工序工艺较为复杂 便于检查，后期可更换 推荐 焊接 通过焊缝连接锚箱腹板和加劲梁腹板，利用焊缝抗剪传递通过锚箱传递的拉索力。 焊缝周围易产生较大焊接应力及应力集中现象，抗疲劳性能较差 操作空间小，焊缝质量不易保证 便于检查 比较 受力性能 施工可操作性 检查维护 推荐意见 ②锚箱构造

锚箱两侧使用高强螺栓与主梁连接，本方案索力较大，对锚箱有一定的抗弯要求，故在锚箱腹板两端都设置了翼缘板，同时锚管也参与斜拉索力的传递，锚箱构造如下图所示。

2250120225图 错误！文档中没有指定样式的文字。-32钢锚箱构造示意（mm）

508

1.2.2.5. 斜拉索

斜拉索拟采用钢绞线斜拉索，锚具最大型号6-127。斜拉索采用单索面扇形布置，梁上索距：结合梁标准索距9m，混凝土梁标准索矩5.5m，塔上A1~A14、J1~J14间索矩为2.2m，A14~A26、J14~J26间索矩为2.5m。全桥共设4×26根斜拉索，索长68～271m。

目前，采用较多的减振措施，主要由三种：气动措施、辅助索以及阻尼器，通常都是针对不同机制的拉索振动采用上述一种或几种措施的组合。本桥推荐气动措施和阻尼器两种减振措施组合。另外，在斜拉索外层防护套上设置凹坑或双螺旋线以减小风雨振的影响

1.2.2.6. 辅助墩、过渡墩及基础

辅助墩采用空心柱式墩，断面为矩形，长边外壁设槽口，顺桥向宽3.5m，横桥向宽5.5m，辅助墩采用C40混凝土。辅助墩承台为整体式承台，尺寸为28.0×10.0m（横桥向×顺桥向），厚4m，采用C30混凝土。辅助墩基础采用钻孔灌注摩擦桩，承台下设置10根桩，桩基直径2.20m，灌南侧桩长85.0m，响水侧桩长85.0m，桩身采用C30水下混凝土。

过渡墩采用空心墩配盖梁的形式，盖梁高2.9m，盖梁全宽14.8m，顺桥向宽度4.5m。过渡墩墩身横桥向呈弧形打开状。墩顶尺寸为6.5×3.5m，由墩顶向下7m范围内过渡到5.0×3.5m，采用C40混凝土。过渡墩承台为整体式承台，

尺寸为29.5×11.4m（横桥向×顺桥向），厚4m，采用C30混凝土。过渡墩基础采用钻孔灌注摩擦桩，承台下设置10根桩，桩基直径2.20m，灌南侧桩长80.0m，响水侧桩长80.0m，桩身采用C30水下混凝土。

6003501480290115450290650HH400525550325325325LL4003705006053953503952950/220042042043511402003703702001000200600200D220

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-33主桥方案二辅助墩一般构造

图 错误！文档中没有指定样式的文字。-34

主桥方案二过渡墩一般构造

1.2.3 主桥方案三（双索面PK箱结合梁斜拉桥）

1.2.3.1. 总体布置

本方案采用双塔双索面混合梁斜拉桥，其中边跨采用预应力混凝土箱梁，中跨采用箱形结合梁，跨径布置为3×65+490+3×65=880m，本方案主跨位置与方案一相同，过渡墩及辅助墩的布置在考虑合理边中跨比例的基础上兼顾与两岸大堤的关系，过渡墩置于堤外。

8800033400×4650 1.2.3.2. 结构体系

结构整体为半漂浮体系。索塔位置设置竖向支座、横向抗风支座、纵向限位阻尼；辅助墩位置设置竖向支座（依靠单侧单向活动支座提供横向抗风承载能力）；过渡墩位置设置竖向支座和横向抗风支座。

限位阻尼为动力阻尼和额定行程限位的组合功能装置系统，即对小于额定行程量的慢速位移不约束，如温度、活载等引起的位移；当由百年风荷载等引起的超出额定行程的位移发生时，装置起到限位锁定，优化结构反应的作用；纵向阻尼对汽车制动﹑船撞和地震等冲击荷载激励下的动力响应产生缓冲和阻尼作用。

1.2.3.3. 索塔及基础

（1）索塔构造

桥梁主塔采用C50混凝土，塔柱为钻石型，塔高186m，其中下塔柱47m，上塔柱139m。上塔柱为等截面形式，纵桥向长5.5～8.5m，横桥向宽5.0m；下塔柱底部纵桥向长9.5m，横桥向宽12.0m。塔柱为带倒角的矩形截面。索塔上下塔柱分界处设置一道横梁，横梁高7.0m，宽6.0m。索塔塔座高2m。

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