1.概况
江阴长江大桥位于长江三角洲地段的中部,连接江苏省无锡市和泰州市,是江苏省内第二座跨江通道。跨江位置选在长江下游江阴江段最窄处,南岸江阴西山凸入江中,北岸靖江十圩港岸线稳定,江面仅宽1.4km。河床断面北缓南陡,深泓区紧贴河床南侧,最大水深约60m。
图1 大桥全景
该桥为双向六车道高速公路,特大桥(图1),设计车速100Km/h,设计荷载为汽车——超20级,挂车——300,设计基准期为100年。
江阴河段为感潮河段,水流既受长江径流控制,又受海洋潮汐影响,水位每日两涨两落。最高潮位4.84m,最大潮差为3.39m,设计流速为3.67m/s,设计流量为129000m3/s。第四系覆盖层厚85m,北岸基岩为灰岩,南岸基岩为粉砂岩。江阴年平均气温15.2℃,设计风速31m/s。通航净高48m,净宽不小于380m。地震基本烈度为6度。
2.主桥结构
大桥全长3177m,主桥采用单跨双铰钢箱梁悬索桥,跨径布置为336.5+1385+309.34m(图2)
图2 桥型总体布置
1)缆索系统
主跨缆索垂跨比1/10.5,两缆中心距32.5m。垂直吊索间距16m,近塔吊索距塔中心线20.5m。
主缆由平行钢丝索股组成。每索股含127根镀锌高强钢丝,(直径为5.35mm,强度为1600Mpa)(图3)。每根主缆中跨169股,竖向排列成正六边形,边跨为177股。索股锚头采用套筒式热铸锚,在铸钢制成的锚杯内浇铸锌、铜合金。
图3 主缆索股断面
主缆外径分别约为876mm(中跨)和897mm(边跨),主缆安全系数取2.5,采用预制平行索股法(PWS法)施工。
每吊点由两根吊索组成,有平行钢丝吊索(长度>10m者)、钢丝绳吊索(长度<10m者)两种,其主鞍座和散索鞍采用铸焊组合件,重量分别为172~587t。上端与索夹销接,下端与加劲梁采用带有螺纹的套筒锚头连接(图4)。索夹采用铸钢铸造,索夹分成上下两半,用高强螺杆相连夹紧。
图4 吊杆与大缆及箱梁的销接式连接
2)加劲梁
加劲梁采用梁高3m的扁平流线形钢箱梁断面(图5)。顶板水平宽度29.5m,底板宽度22.94m,检修道宽度(每侧)1.5m,全桥总宽度(含风嘴)36.9m。
图5 加劲梁横截面
3)索塔
南塔座落在南岸西山脚下基石上,避开海轮撞击,北塔设于距北岸85m的浅水区。两索塔均为钢筋砼双室箱型塔柱、三道预应力砼双室箱型横梁组成的框架式结构(图7),塔高(承台顶面以上)约190m,塔身采用爬模施工。
南塔基础采用24根直径3m钻孔桩(长35m不等),穿过软弱层嵌入稳定岩层。
图6 塔身一般构造
4)锚碇
(1)北锚碇
北锚碇外覆盖层厚达100m,基础采用深埋矩形沉井(图7),平面尺寸 69×51m,井内分36个隔舱(7×10m),埋深 58m,共分11个节段,第1节段为钢制沉井,节段高8m,以上10节为钢筋混凝土节段,节高均为5m。
锚体位于基础之上,向后悬出(图8),以使运营阶段基底受力均匀。北锚碇混凝土用量约为150000m3。
图7 沉井一般构造
图8 北锚碇锚体一般构造
(2)南锚碇
南锚碇采用重力式嵌岩锚(见图9)。南锚碇基坑挖方量约160000m3,混凝土体积约80000m3。
图9 南锚碇总体布置
3)锚固系统
锚体内的锚固系统采用前锚式、预应力锚固系统。该系统由拉杆、索股锚固连接器和预应力锚固体系组成。其优点是用钢量少,支架简单,管道架设精度可酌予放宽,减小锚块尺寸。
3.主要技术特点和创新点
⑴大桥地处长江下游的江阴河段,航运繁忙,建设条件复杂,本桥全面贯彻“安全、经济、实用、美观”的技术方针,精心设计。本桥为我国首座主跨超千米的特大桥,规模大,技术难度高,建成时跨径位居同类桥型中国第一,世界第四,为我国桥梁建设水平跻身于世界先进行列奠定了坚实的基础。
⑵北锚碇位于软土地基上,创造性地首次将特大型整体沉井基础用作大跨悬索桥的锚碇基础,经过全面深入的计算分析后,提出首节沉井采用钢壳混凝土,并利用土模支承,以利沉井下沉,实践证明该设计成功而经济,为我国今后大型桥梁基础设计、施工积累了经验。
⑶国内首次将扁平钢箱梁的全宽设计到36.9m,并成功采用全焊结构。
⑷国内首次采用预应力钢绞线锚固系统,充分利用预应力束受力和布置灵活的特点,采用了非放射型布置,最大限度地减小了后锚面的尺寸,减小了锚碇基础的规模和难度,加快了施工进度,节省工程造价。
⑸国内首次采用销接式索夹系统、销接式锚箱结构。
⑹充分利用两岸地形,采用不对称边跨设计,首次对边跨主缆和中跨主缆采用不同的直径,提高了全桥刚度,节省主缆钢丝用量达1400t,效益显著。
该桥先后荣获2001年江苏省科学技术进步一等奖、2002年度交通部公路工程优秀设计一等奖、2003年第三届詹天佑土木工程大奖、国际桥梁大会首届“尤金•菲戈奖”、2004年中国建筑工程鲁班奖、2005年全国优秀工程设计金奖。
4.有关资料
设计单位:中交公路规划设计院有限公司(主体设计单位)
江苏省交通规划设计院(参加设计单位)
同济大学建筑设计研究院桥梁分院(参加设计单位)
施工单位:中交第二航务工程局有线
上海基础公司
黑龙江省路桥公司等
钢材用量:84759t
水泥用量:230074t
造 价:27.2813亿元
建成日期:1999年9月