PAGEPAGE153江珠高速北延線北街水道橋3.1概述江珠高速北延線北街水道橋在K07+829處跨越北街水道，橋位軸線法線與河道夾角約30°。北街水道為西江干流，是江門境內的主要河道，橋位處江面寬約660m，水深一般為5m~8.5m。根據地質調繪、鉆探資料，場區內出露的地層主要為第四系全新統表土層、海陸交互相沉積層、殘積層以及中侏羅世侵入的花崗巖。表土層主要以黏粉和黏性土為主；橋址區下臥基巖為中侏羅世侵入的花崗巖。根據內河航道標準和廣東省航道局文件，北街水道為內河Ⅰ級航道，通航3000t級海輪，設計最高通航水位采用20年一遇的設計洪水位，本橋位所在河段對應水位為5.574m。根據防洪評價，北街水道橋按照《公路橋涵設計通用規范》采用300年一遇的設計洪水頻率，對應水位為6.014m。根據《通航凈空尺度和技術要求論證》專題結論，北街水道橋橋位通航凈寬要求不小于330m，通航凈高22m，考慮到橋位處水文條件復雜，河中不宜設置橋墩，要求橋梁一孔跨越主航道。橋型方案布置預應力混凝土梁斜拉橋，跨徑布置為（60+150+380+150+60）m。本報告對初步設計推薦方案進行分析計算。橋型方案采用獨柱雙塔中央雙索面半漂浮體系斜拉橋，跨徑布置為60+150+380+150+60=80索塔采用獨柱形式，自上到下采用正八邊形到正方形的變截面形式，總高度為111.2m，橋面以上高度為每個索塔基礎采用20根直徑3.0m的鉆孔灌注樁，樁長分別為51.5m和56.5m；承臺為帶圓角的矩形結構，整體尺寸為24.3m×32.6主梁采用單箱多室型（單箱七室）主梁，斜拉索布置為中央雙索面錨固于中間隔室。主梁全寬41m，寬跨比為1/9.27，主梁中心梁高4.0m，高跨比為1/95。標準梁段頂板厚28cm，底板厚26cm，錨固斜拉索的腹板厚35cm，其他腹板厚25cm，在斜拉索錨固處設置橫隔板，間距斜拉索采用直徑7mm、強度1670MPa的平行鋼絲束，順橋向為輻射形布置，橫橋向為中央雙索面。斜拉索梁端索距為6.0m，塔端集中錨固到塔頂。全橋共設8×29根斜拉索。江珠高速北延線北街水道橋方案1的橋型布置如圖3.1-1所示，主梁標準橫斷面如圖3.1-2所示。圖3.1-1北街水道橋方案1橋型布置圖圖3.1-2北街水道橋主梁標準橫斷面圖圖3.1-3北街水道大橋索塔構造圖3.2咨詢依據和主要技術標準3.2.1咨詢依據(1)公路工程技術標準（JTGB01-2003）(2)公路橋涵設計通用規范（JTGD60-2004）(3)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG062-2004）(4)公路橋涵地基與基礎設計規范（JTGD63-2007）(5)公路斜拉橋設計細則（JTG/TD65-01-2007）(6)斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件（GB/T18365-2001）(7)公路橋梁抗震設計細則（JTG/TB02-01-2008）(8)公路橋梁抗風設計規范（JTG/TD60-01-2004）(9)工程場地地震安全性評價（GB17741-2005）(10)公路橋涵施工技術規范（JTJ041-2000）3.2.2主要技術標準⑴公路等級：高速公路⑵設計行車速度：100km/h⑶設計車道數：雙向6車道⑷設計荷載：公路-Ⅰ級⑸設計洪水頻率：1/300(6)地震動峰值加速度：0.1g其他指標按《公路工程技術標準》（JTGB01-2003）的規定執行。3.3靜力計算3.3.1整體計算模型3.3.1.1計算模型的建立由于初設文件提供的信息有限，為滿足結構分析計算需要，咨詢在主梁施工方法和過程、斜拉索分階段張拉力、掛籃重量等做了一些進行必要的假定。計算中以理論豎曲線為基準進行結構離散，對主梁施工架設過程進行模擬。采用梁單元模擬主梁、索塔，按剛度等效原則用門式框架模擬樁基礎，用等價桁架單元模擬斜拉索，考慮索力及自重對拉索剛度的修正，對各施工階段進行整體受力計算；運營階段計算將施工進程分析所得的成橋內力轉化為幾何剛度矩陣的初始單元內力分析其他荷載。全橋共分為559個單元。邊界條件處理：施工階段主梁與塔采用臨時固結，成橋后主梁在索塔、輔助墩和過渡墩處均為縱向活動，豎向、橫向約束。計算采用結構靜、動力有限元軟件Midas/Civil進行，整體靜力計算模型見圖3.3.1。圖3.3.1北街水道橋整體靜力計算模型3.3.1.2單元主梁：用梁單元模擬，并計入預應力荷載和P-Δ效應；橋墩、索塔：用梁單元模擬，并計入P-Δ效應；樁基礎：按照剛度相等的原則，換算成門式框架，用梁單元模擬。斜拉索：用桁架單元模擬，并計入彈性模量折減。3.3.1.3材料(1)主梁混凝土混凝土等級： C55彈性模量： Ec=3.55×104MPa泊松比： ν=0.2線膨脹系數： α=1.0×10-5/°C容重： γc=26.0kN/m3標準抗壓強度： fck=35.5MPa標準抗拉強度： ftk=2.74MPa(2)索塔混凝土混凝土等級： C50彈性模量： Ec=3.45×104MPa泊松比： ν=0.2線膨脹系數： α=1.0×10-5/°C容重： γc=26.0kN/m3標準抗壓強度： fck=32.4MPa標準抗拉強度： ftk=2.65MPa(3)承臺、樁基礎混凝土混凝土等級： C30彈性模量： Ec=3.4×104MPa泊松比： ν=0.2線膨脹系數： α=1.0×10-5/°C容重： γc=26.0kN/m3標準抗壓強度： fck=20.1MPa標準抗拉強度： ftk=2.01MPa(4)斜拉索鋼絲束斜拉索采用φ7mm高強度平行鋼絲束，其參數如下：彈性模量： Es=2.05×105MPa泊松比： ν=0.3線膨脹系數： α=1.2×10-5/°C標準抗拉強度： fpk=1670MPa(5)預應力鋼絞線彈性模量： Es=1.95×105MPa泊松比： ν=0.3線膨脹系數： α=1.2×10-5/°C標準抗拉強度： fpk=1860MPa3.3.2荷載3.3.2.1(1)一期恒載一期恒載包括主梁、索塔、斜拉索等材料的自重，按實際斷面計取重量。(2)二期恒載二期恒載包括橋面鋪裝、防撞護欄、分隔帶護欄、標志標牌、燈柱等重量。(3)基礎不均勻沉降索塔基礎不均勻沉降按2cm計，輔助墩、過渡墩基礎不均勻沉降按1.5cm計。3.3.2.2汽車荷載汽車荷載等級為公路－I級。根據《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）的規定，雙向按8個設計車道計算，汽車荷載橫向折減系數為0.5；主跨380m，縱向折減系數為0.97；偏載系數為1.15。由此，模型中考慮的車道系數為：8×0.5×0.97×1.15=4.462。3.3.2.3溫度作用體系整體升降溫：根據設計文件，橋址處最熱月7月日平均氣溫為28.4℃，最冷月1月日平均氣溫為13.2℃；歷年極端最高和極端最低氣溫，分別為38.1℃和2.7℃。擬合龍溫度為15~25℃梁截面梯度溫差：混凝土梁按《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）進行計算。3.3.2.4施工荷載用于主梁懸澆的掛籃取為250t。3.3.2.5荷載組合計算中考慮的荷載組合包括：組合Ⅰ：恒載+基礎不均勻沉降+汽車荷載組合Ⅱ-1：恒載+基礎不均勻沉降+汽車荷載+整體升溫+截面升溫梯度組合Ⅱ-2：恒載+基礎不均勻沉降+汽車荷載+整體降溫+截面降溫梯度3.3.3施工階段劃分計算中模擬了主梁的施工過程，共分為122個施工階段。一個普通懸臂施工梁段施工步驟為：(1)掛籃到位，安裝斜拉索并進行第一次張拉；(2)澆注梁段一半混凝土，斜拉索第二次張拉；(3)澆注另一半梁段混凝土，待混凝土達強度后張拉縱向預應力筋；(4)第三次張拉斜拉索；(5)剪斷小拉索，準備掛籃前移。表3.3.3施工階段表步驟澆筑階段施工內容天數step1澆主塔、0號段爬模階段澆筑350天，滿堂支架澆筑0號段15天step2澆筑1號段安裝掛籃，第一次張拉B1、Z1拉索3天step3澆筑一半階段砼，第二次張拉B1、Z1拉索3天step4澆筑另一半階段砼3天step5待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B1、Z1拉索至設計初拉力，移動掛籃，拆除0號段支架7天step6澆筑2號段安裝掛籃，第一次張拉B2、Z2拉索3天step7澆筑一半階段砼，第二次張拉B2、Z2拉索3天step8澆筑另一半階段砼3天step9待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B2、Z2拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step10澆筑3號段安裝掛籃，第一次張拉B3、Z3拉索3天step11澆筑一半階段砼，第二次張拉B3、Z3拉索3天step12澆筑另一半階段砼3天step13待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B3、Z3拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step14澆筑4號段安裝掛籃，第一次張拉B4、Z4拉索3天step15澆筑一半階段砼，第二次張拉B4、Z4拉索3天step16澆筑另一半階段砼3天step17待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B4、Z4拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step18澆筑5號段安裝掛籃，第一次張拉B5、Z5拉索3天step19澆筑一半階段砼，第二次張拉B5、Z5拉索3天step20澆筑另一半階段砼3天step21待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B5、Z5拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step22澆筑6號段安裝掛籃，第一次張拉B6、Z6拉索3天step23澆筑一半階段砼，第二次張拉B6、Z6拉索3天step24澆筑另一半階段砼3天step25待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B6、Z6拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step26澆筑7號段安裝掛籃，第一次張拉B7、Z7拉索3天step27澆筑一半階段砼，第二次張拉B7、Z7拉索3天step28澆筑另一半階段砼3天step29待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B7、Z7拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step30澆筑8號段安裝掛籃，第一次張拉B8、Z8拉索3天step31澆筑一半階段砼，第二次張拉B8、Z8拉索3天step32澆筑另一半階段砼3天step33待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B8、Z8拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step34澆筑9號段安裝掛籃，第一次張拉B9、Z9拉索3天step35澆筑一半階段砼，第二次張拉B9、Z9拉索3天step36澆筑另一半階段砼3天step37待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B9、Z9拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step38澆筑10號段安裝掛籃，第一次張拉B10、Z10拉索3天step39澆筑一半階段砼，第二次張拉B10、Z10拉索3天step40澆筑另一半階段砼3天step41待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B10、Z10拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step42澆筑11號段安裝掛籃，第一次張拉B11、Z11拉索3天step43澆筑一半階段砼，第二次張拉B11、Z11拉索3天step44澆筑另一半階段砼3天step45待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B11、Z11拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step46澆筑12號段安裝掛籃，第一次張拉B12、Z12拉索3天step47澆筑一半階段砼，第二次張拉B12、Z12拉索3天step48澆筑另一半階段砼3天step49待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B12、Z12拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step50澆筑13號段安裝掛籃，第一次張拉B13、Z13拉索3天step51澆筑一半階段砼，第二次張拉B13、Z13拉索3天step52澆筑另一半階段砼3天step53待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B13、Z13拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step54澆筑14號段安裝掛籃，第一次張拉B14、Z14拉索3天step55澆筑一半階段砼，第二次張拉B14、Z14拉索3天step56澆筑另一半階段砼3天step57待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B14、Z14拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step58澆筑15號段安裝掛籃，第一次張拉B15、Z15拉索3天step59澆筑一半階段砼，第二次張拉B15、Z15拉索3天step60澆筑另一半階段砼3天step61待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B15、Z15拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step62澆筑16號段安裝掛籃，第一次張拉B16、Z16拉索3天step63澆筑一半階段砼，第二次張拉B16、Z16拉索3天step64澆筑另一半階段砼3天step65待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B16、Z16拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step66澆筑17號段安裝掛籃，第一次張拉B17、Z17拉索3天step67澆筑一半階段砼，第二次張拉B17、Z17拉索3天step68澆筑另一半階段砼3天step69待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B17、Z17拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step70澆筑18號段安裝掛籃，第一次張拉B18、Z18拉索3天step71澆筑一半階段砼，第二次張拉B18、Z18拉索3天step72澆筑另一半階段砼3天step73待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B18、Z18拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step74澆筑19號段安裝掛籃，第一次張拉B19、Z19拉索3天step75澆筑一半階段砼，第二次張拉B19、Z19拉索3天step76澆筑另一半階段砼3天step77待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B19、Z19拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step78澆筑20號段安裝掛籃，第一次張拉B20、Z20拉索3天step79澆筑一半階段砼，第二次張拉B20、Z20拉索3天step80澆筑另一半階段砼3天step81待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B20、Z20拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step82澆筑21號段安裝掛籃，第一次張拉B21、Z21拉索3天step83澆筑一半階段砼，第二次張拉B21、Z21拉索3天step84澆筑另一半階段砼3天step85待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B21、Z21拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step86澆筑22號段安裝掛籃，第一次張拉B22、Z22拉索3天step87澆筑一半階段砼，第二次張拉B22、Z22拉索3天step88澆筑另一半階段砼3天step89待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B22、Z22拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step90澆筑23號段安裝掛籃，第一次張拉B23、Z23拉索3天step91澆筑一半階段砼，第二次張拉B23、Z23拉索3天step92澆筑另一半階段砼3天step93待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B23、Z23拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step94澆筑24號段安裝掛籃，第一次張拉B24、Z24拉索3天step95澆筑一半階段砼，第二次張拉B24、Z24拉索3天step96澆筑另一半階段砼3天step97待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B24、Z24拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step98澆筑25號段安裝掛籃，第一次張拉B25、Z25拉索3天step99澆筑一半階段砼，第二次張拉B25、Z25拉索3天step100澆筑另一半階段砼3天step101待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B25、Z25拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step102澆筑26號段安裝掛籃，第一次張拉B26、Z26拉索3天step103澆筑一半階段砼，第二次張拉B26、Z26拉索3天step104澆筑另一半階段砼3天step105待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B26、Z26拉索至設計初拉力，移動掛籃，安裝輔助墩支座7天step106澆筑27號段安裝掛籃，第一次張拉B27、Z27拉索3天step107澆筑一半階段砼，第二次張拉B27、Z27拉索3天step108澆筑另一半階段砼3天step109待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B27、Z27拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step110澆筑28號段安裝掛籃，第一次張拉B28、Z28拉索3天step111澆筑一半階段砼，第二次張拉B28、Z28拉索3天step112澆筑另一半階段砼3天step113待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B28、Z28拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step114澆筑29號段安裝掛籃，第一次張拉B29、Z29拉索3天step115澆筑一半階段砼，第二次張拉B29、Z29拉索3天step116澆筑另一半階段砼3天step117待砼達到設計強度張拉預應力鋼束，第三次張拉B29、Z29拉索至設計初拉力，移動掛籃7天step118邊跨滿堂澆筑滿堂支架澆筑邊跨31號段30天step119邊跨合攏邊跨合攏30號段，并張拉邊跨頂底板預應力鋼束7天step120中跨合攏中跨合攏30號段，并張拉跨中預應力鋼束，拆除掛籃，完成體系轉化7天step121二期鋪裝橋面系及附屬工程施工15天step12210年砼收縮徐變考慮10年砼收縮徐變3650天3.3.4支座反力全橋整體靜力計算得到的索塔、輔助墩、過渡墩處支座最大組合反力列于表3.3.4表3.3.4索塔、輔助墩、過渡墩支座最大反力（單位：kN墩工況支座反力墩工況支座反力過渡墩恒載22210.6江門側塔恒載64363.7升溫772.3升溫-2620.8降溫-367.2降溫2270.2汽車max3464.9汽車max3314.6min-771.1min-48.1沉降max369.8沉降max100.4min-405.1min-96.2輔助墩恒載9874.9中山側塔恒載64371.6升溫-1594.1升溫-2620.7降溫1029.4降溫2270.1汽車max7961.6汽車max3314.1min-6703.4min-47.8沉降max1207.4沉降max100.4min-1122.6min-96.2注：表中支座反力均為左、右幅一對支座的總反力。3.3.5索塔及基礎分析計算表3.3.5-1江門側橋塔內力計算表：截面工況軸向(kN)剪力(kN)彎矩(kN·m)拉索下主塔截面恒載-374446.92369.6-1862.8升溫-3443.1-969.8-3539.3降溫2932.8800.03084.8沉降軸力max-1346.221.42433.3彎矩max-1346.221.42433.3汽車軸力max-17869.2701.9-59.8彎矩max-6804.3218.816123.1支座牛腿處截面恒載-480482.52369.6191617.5升溫-3443.1-969.8-101826.8降溫2932.8800.084213.2沉降軸力max-1346.221.45263.6彎矩max215.6182.318869.8汽車軸力max-17869.2701.968569.7彎矩max-14262.1854.677445.4主塔底截面恒載-589041.22369.6242654.5升溫-822.3-969.8-124724.6降溫662.6800.0103105.7沉降軸力max-1250.021.45811.9彎矩max198.7182.323170.7汽車軸力max-21183.8699.484179.0彎矩max-15504.0858.397091.1