1 概况
徐浦大桥是上海市外环线跨越黄浦江上游,连结浦西和浦东开发区的特大型桥梁,主桥长1074m,主跨采用590m双塔双索面混合梁斜拉桥(图1)。
桥址处江面约宽520m,主航道偏浦东岸一侧,水深8~13m左右。
大桥双向八车道,桥宽35.95m;桥梁设计荷载:汽车-超20级,验算荷载挂车-120和特-300,设计速度80km/h;通航净高46m,通行5.5万吨轮船。
图1 徐浦大桥全景
2 主桥结构
主桥采用双塔双索面、边跨混凝土梁与中跨钢混叠合梁混合型斜拉桥,主桥跨径布置为:40m(过渡孔)+40m+3*39m+45m+590m(中跨)+ 45m + 3*39m + 40m +40m(过渡孔),总长1074m(图2)。主梁纵向可自由移动,横向设有限位和抗震装置,过渡孔简支T梁支承在边墩和斜拉桥边跨尾部的端横梁上。斜拉桥在锚固墩处设有纵、横、竖三向限位装置,在主塔处设置横向限位装置。主桥在锚固墩端横梁处,设置转角伸缩缝,在过渡孔与引桥相接的边墩上设置大位移伸缩缝。
图2 桥型布置(单位:m)
(1)主塔及基础
主塔塔高212m(图3、图4),塔柱为矩形断面,断面尺寸为顺桥向长13.0 ~9.0m,横桥向宽9.3~5.0m,壁厚0.8~1.6m。下横梁高8.0m、上横梁高12.0m,均为箱形断面。主塔C50号混凝土。斜拉索在塔上的锚固方式依据拉索水平力的大小而定。1#~10#斜拉索由于水平分力较小直接锚固的塔壁上,11#~30#斜拉索则锚固在拉索锚固钢横梁上。主塔基础采用224根φ900mm钢管打入桩(图5)。
(2)边跨墩
主桥边跨每侧共设有四个辅助墩、一个锚固墩和一个边墩。边跨墩均采用双柱式桥墩,墩身为箱形截面钢筋砼结构,盖梁为箱形截面预应力砼结构。C40号砼。边跨墩基础为φ800mm钻孔灌注桩。
(3)钢梁
钢梁采用工厂焊接结构(图6),钢材选用首次生产的国产化“STE355细晶粒可焊接正火钢板”。
两片箱型钢主梁中心距为33.25m,上翼板2700×25mm,腹板2700×(20,25,30,40、50)mm,下翼板2700×(35,40,50,60)mm。每片箱形主梁双腹板间距1900mm。标准节段钢主梁长9.0m,重34~57t。
钢横梁为I字型断面,间距4.5m。上翼板600×25mm,腹板3005×(12,16)mm,下翼板600×(25-30,40-50)mm。钢横梁长30.53m,重21~27t。
小纵梁在横向共设置3片,呈工字型断面。
钢梁采用摩擦型高强螺栓联接,在现场拼装。构件出厂前经空间立体多段试拼装。高强螺栓为M30、M22。
图6 主梁断面
(4)桥面板
桥面板采用C60砼。厚度为260mm、460mm。过渡段桥面厚度由260mm渐变到460mm。预制桥面板存放4~6个月后安装,以减少混凝土收缩、徐变对叠合梁带来的不利影响。现浇接缝采用C60无收缩补偿混凝土。
(5)混凝土梁
边跨混凝土梁采用预制工字梁联接而成的多室混凝土箱梁。每跨混凝土梁由18片预制梁组成。预制工字梁高3.0m,宽1.25m,长37.0~40.3m,每片预制梁重115~150t。C50号混凝土。箱梁内布置有纵横向预应力钢束。
(6)斜拉索
斜拉索采用扇形空间双索面布置。塔柱每侧索面各有30对斜拉索。梁上标准索距为中跨9.0m,边跨6.5m。塔上索距2.1m。斜拉索采用φ7镀锌高强钢丝,冷铸锚具,外部为P•E护套管,再外层为彩色涂层。斜拉索断面为163~367根φ7钢丝,最长斜拉索长约325m,重30吨。斜拉索两端设置了高阻尼橡胶高效减震器。设计考虑在运营条件下可以更换任何一根斜拉索。
3 主要技术特点和创新点
(1)总体建筑造型富有新意,在塔型、拉索索面型式及建筑色彩上形成新的风格,与下游南浦、杨浦大桥有明显区别。
(2)徐浦大桥主跨590m,中孔采用钢-混叠合梁断面,与杨浦大桥相仿,但桥面更宽,达35.95米。在充分参考南浦、杨浦大桥的成功经验上,针对超宽桥面的结构布置、构造受力及施工安装等方面进行了重点研究,对叠合梁的架设方案作了局部调整,采用桥面吊机在横梁为叠合梁断面时受力定位并配合横梁反顶措施,从而克服了钢梁安装时因横梁挠曲过大导致钢主梁扭转变形较大而影响钢横梁安装的技术难题,保证了中跨钢梁的顺利安装。中跨叠合梁施工速度最快达到2m/天,处于世界先进水平。
(3)主桥边跨采用混凝土梁,每跨混凝土梁由18片预制工字梁通过现浇接缝混凝土联接而成单箱多室断面。其施工方法与引桥一致,可采用一套设备、一套工艺进行施工。边跨混凝土梁可与主塔平行施工,同步完成边跨主体结构,从而为缩短大桥建设工期、节约造价创造了有利条件。
(4)主桥边跨每隔40m左右设立一个辅助墩,提高了主桥结构的受力性能及抗风振、抗地震性能。同时设计采取以下措施有效地克服了软土地基的不均匀沉降对主桥边跨混凝土梁的不利影响。
1) 主塔基础采用φ900mm钢管打入桩进入合适的持力层,使主塔基础不致产生过大的沉降量。
2) 经过不同桩型的比选,辅助墩基础采用造价经济的钻孔灌注桩并进入合适的持力层,从而取得了既节约造价又减小各辅助墩不均匀沉降的良好效果。
3) 各辅助墩上均设置可以调节支座高程的构造,在主桥施工合拢后通过分析沉降观测资料,对浦东、浦西部分辅助墩的支座高程进行了调整,实施效果良好。
(5)边跨混凝土梁与中跨叠合梁的连接构造是大桥的重要构件之一,主梁中强大的轴向压力通过连结构造进行传递。因边跨梁为单箱多室断面,与中跨π型叠合梁断面的形状差异较大,设计采用受力可靠的实心段混凝土梁(顺桥向长7.5m)来保证不同力系相互传递时的安全,经平面杆系及空间电算程序的计算分析表明设计效果良好。在叠合梁与实心段混凝土梁连接节点部位通过对钢主梁部分进行局部加强处理,设置混凝土填芯段(顺桥向长1.8m)、厚端板、传力角钢、焊钉以及锚固预应力束等一系列构造措施,使得钢主梁的高应力能够比较均匀地传递给实心段混凝土梁。连接构造设置在主塔0#节段范围,具有构造简单、施工方便的特点。通过采用分块浇筑,外蓄内冷的施工方法有效地解决了0#段大体积混凝土施工中的水化热问题。
(6)施工控制及中、边跨合拢技术是大桥关键技术。不断优化、完善主桥安装的施工程序,保证了大桥施工的快速、安全、优质。主桥实际施工结果桥面标高线型光滑和顺,符合设计要求,斜拉桥恒载受力状态良好。中跨合拢段施工方案和合拢温度选择正确,中跨钢梁合拢一次成功。
(7)大桥竣工后荷载试验数据表明,理论计算值与试验实测值基本吻合,证明大桥的受力性能(静力、动力)均符合设计要求。
(8)徐浦大桥是世界上第一座大跨径混凝土梁与钢-混叠合梁混合结构斜拉桥,它的建成标志着我国在该种桥型结构的设计施工上达到世界先进水平。徐浦大桥获国家优秀工程设计金质奖。
4.有关资料
桥 名:上海徐浦大桥
桥 型:双塔双索面混凝土梁与钢-混结合梁混合结构梁斜拉桥
跨 径:590m
桥 址;上海市
设计单位:上海市政工程设计研究总院
施工单位:上海远东国际桥梁建设有限公司、上海浦江缆索有限公司
混凝土用量:112175m3
钢材用量:38521t
造 价:22.26亿元
建成日期:1997年6月