1 概况
下沙大桥是杭州绕城公路东段跨越钱塘江的一座特大型桥梁。大桥位于杭州市东部钱江二桥下游约15km。大桥北岸通过约5000m的高架桥穿越杭州下沙经济技术开发区,大桥全长7920m。(图1)
图1 下沙大桥全景
桥址处河面宽度约2000m,北岸有约500m的浅滩,由于处在河弯地段,主河槽有一定的摆幅,游荡范围约700~800m。桥位处是钱塘江涌潮强度最大的区段,最大潮压达80kN/m2,且涌潮的行进速度达6m/s以上。桥位处水深3~12m,主桥主墩的最大冲刷(含一般冲刷和局部冲刷)达30多m。基岩埋置较深,约100m,北岸基岩为砾岩,南岸基岩为晶屑凝灰岩。杭州属亚热带季风气候区,年平均气温16.4℃,夏季受台风影响。
主要技术标准
(1) 六车道高速公路特大桥
(2) 计算行车速度:120km/h
(3) 桥梁宽度:34.5m
(4) 荷载标准
车辆荷载:汽车—超20级,挂车—120
(5) 设计风速:桥位区10m高处百年一遇10min平均最大风速28m/s
(6)船舶撞击荷载:顺桥向撞击力为1500kN,横桥向撞击力为3000kN
(7)地震基本烈度:6度
(8)通航净空:设三个主通航孔,通航净高按设计最高通航水位以上24m,通航净宽180m。
2 主桥结构
主桥全长950m,采用127+3×232+127m的预应力混凝土刚构连续梁组合体系,即中间两个主墩采用墩梁固结,另两个主墩采用放置支座的铰结形式。箱梁采用左右两幅分幅设计。
图2 桥型布置图
(1) 主墩基础及墩身
中间两个主墩基础为12根直径为200cm的钻孔灌注桩, 另两个主墩基础为13(12)根上端直径为230cm,下端直径为200cm的变截面钻孔灌注桩;其承台为六边形,厚550cm。边墩基础各为4根直径为170cm的钻孔灌注桩;其承台也为六边形,厚300cm。主墩承台采用双壁钢围堰施工,吸泥下沉到位后,封底后浇筑。
主桥主墩为双薄壁墩身,与箱底同宽8m。固结墩单肢宽3m,壁厚为50~100cm;铰结墩单肢宽4m,壁厚也为50~100cm。边墩为空心墙式墩身,宽3m,壁厚为60~100cm。采用大块翻模施工。
图3 主墩基础(单位:cm)
图4 钻孔平台经受涌潮考验
(2) 箱梁
每幅桥箱梁设计为单箱单室断面,箱梁顶面宽16.6m,底面宽8.0m。在各墩与箱梁相接的根部断面梁高为12.5m,在各跨跨中和边跨现浇梁段梁高均为4.0m,其间梁底下缘以二次抛物线变化。箱梁顶板厚为15cm~45cm。箱梁底板厚根部为135cm,跨中为30cm,其间各段按二次抛物线变化,边跨现浇梁段9.25m范围内由30cm变为60cm,其间按直线变化。腹板厚度为100cm~45cm,分段减少,边跨现浇梁段9.25m范围内由60cm变为125cm,其间按直线变化。每幅主桥墩顶箱梁内各设横隔板4道,其中边主墩的箱梁内横隔板厚度为1.2m,中主墩的箱梁内横隔板厚度为0.5m。边墩顶各设横隔板一道,厚1.5m,均设置了人洞,在箱梁根部区段底板上设有排水孔。在每个梁段的两侧腹板中间各设置一个直径8cm的通气孔,以减少箱内外温差。
箱梁采用三向预应力体系。纵向采用15-22的钢绞线束,横向采用15-3(2)的钢绞线束,竖向采用精轧螺纹钢筋。
图5 箱梁横断面(单位:cm)
(3) 支座
在边墩顶,每幅桥每端上下游各设置一个GPZ6000SX和GPZ6000DX盆式橡胶支座;在两个铰结主墩顶,每幅桥上下游各设两个GPZ60000SX和GPZ60000DX盆式橡胶支座。
(4) 箱梁悬浇施工和施工控制
单幅桥五跨刚构连续梁组合体系由四个托架浇筑的墩顶O号梁段、在四个主墩上按“T构”用挂篮分段对称悬臂浇筑的梁段、吊架上浇筑的跨中合拢梁段及落地支架上浇筑的边跨现浇梁段组成,四个“T构”的悬臂各分为27对梁段,悬臂浇筑梁段最大控制重量约为2580kN。
箱梁最终合龙的线形平顺,轴线偏差只差2mm。箱梁的应力和标高与设计值吻合良好。
图6 箱梁长悬臂施工
3 主要技术特点和创新点
(1)下沙大桥主桥采用了127+3×232+127m的预应力混凝土刚构连续梁组合体系;较好地适应了桥位处主河槽有一定的摆幅,游荡范围约700~800m,及需设三个通航孔的要求;也减小了温度内力。
(2)桥位处是钱塘江涌潮强度最大的区段,为了减少涌潮压力,将原来的一个桥墩大承台分成了两个小承台,使双壁钢围堰的浮运、定位、下沉难度减小。
(3)设计采用主墩桩基础的深度(钻孔平台以下)达115m,为当时国内最深基础。
(4)针对百年一遇洪水主桥主墩的冲刷(含一般冲刷和局部冲刷)达30多m,将主墩基础部分设计成上直径2.3m、下直径2.0m的变截面钻孔灌注桩,既满足了受力要求,又节省了工程造价。
(5)下沙大桥主桥的60MN大吨位抗震盆式橡胶支座为国内首次采用,吨位居当时国内第二。在箱梁合龙段内采用聚丙烯纤维新材料,有效地减少了混凝土的收缩裂缝。
(6)施工控制显成效,中跨合龙时,两侧桥面标高只差3mm,轴线偏差只差2mm。箱梁的应力与设计值吻合良好。
下沙大桥曾获2004年国家优质工程银质奖、2005年浙江省建设工程钱江杯优秀设计一等奖。
4 有关资料
桥 名:杭州绕城公路东段下沙钱塘江大桥
桥 型:五跨预应力混凝土刚构连续梁组合体系
跨 径:127+3×232+127m
设计单位:浙江省交通规划设计研究院Zhejiang Provincial Plan Design & Research Institute of Communications
施工单位:中港第二航务工程局No.2 Navigational Engineering Bureau of China Harbour Engineering (Group) Company
路桥集团第二公路工程局No.2 Highway Engineering Bureau of China Road & Bridge Cooperation
混凝土用量:333000m3(含引桥)
钢材用量:61800t(含引桥)
造 价:10.82亿元(含引桥)
建成日期:2002.12.26