矮塔斜拉桥设计说明书

一、 设计依据

1、《京昌路（高丽营至沙峪沟段）工程设计任务委托书》

北京市首都公路发展有限责任公司，2003年

2、《北京市京昌公路（高丽营至沙峪沟段）公路工程初步设计》

北京建达市政建设设计所，2003年

3、《关于京昌公路北京高丽营至沙峪沟段初步设计的批复》

交公路发【2004】42号

二、 设计规范

1、《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89)

2、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85) 3、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024-85) 4、《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2002) 5、《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004-89） 6、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000） 7、《公路斜拉桥设计规范》（试行1996.12.1） 8、《公路工程技术标准》（JTJ001－97）；

9、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（1996年） 10、《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》（JTJ074－94） 三、 工程概况

大运河是海河北系四大河流之一。潮河、白河在密云的河槽村汇合，形成大运河。大运河是北京市第二大河，从汇合口至市界流经密云、怀柔、顺义、通州四区县，总长83.5公里。大运河河道宽浅，中间有明显的行水深槽，两侧行洪滩地开阔，百年一遇洪水位39.3m，无通航要求。

京昌高速公路与大运河交叉断面位于密云县耿辛庄村东，现状耿辛庄桥附近。交叉断面比较宽阔，断面形式为复式断面，规划河道上口宽为540米，两侧有巡河路。近几年由于无序开采砂石，交叉断面附近有些深坑。

大运河大桥属于京昌高速公路高丽营至沙峪沟段，是京昌路桥梁建设的重点。为了在安全、适

用、经济、美观的前提下，体现北京地区的桥型创新，在初步设计阶段对大运河大桥进行了多个桥型方案设计比较，并推荐大运河大桥主桥采用三塔矮塔斜拉桥方案。初步设计文件经交通部审查，批准大运河大桥主桥采用三塔矮塔斜拉桥方案。根据交通部对初步设计文件的审核意见，在施工图设计阶段进一步优化结构设计，适当增加了主桥梁高，引桥主梁由简支梁改为连续梁。 四、 工程地质

拟建场地位于大运河河床及两侧河堤，地层由上至下依次为：

亚砂土填土①层：褐黄色，稍湿，松散，含砖渣、树根，主要分布于东西两侧河堤。该层层底标高为39.91～41.21m。

卵石②层：杂色，湿，稍密～中密，一般粒径40～60mm，最大粒径600mm，亚圆形，褐黄色中粗砂充填，粒径大于20mm的颗粒占总质量的65％。该层层底标高为23.12～34.79m，整体厚度呈从河堤向河床加深趋势。

卵石③层：杂色，湿，中密～密实，一般粒径40～60mm，最大粒径450mm，亚圆形，粒径大于20mm的颗粒占总质量的68.5％，褐黄色中粗砂充填，岩石成分以辉绿岩、石英岩为主。该层层底标高为20.86～25.60m，整体厚度呈从河堤向河床减少趋势。

亚粘土④层：褐黄色，饱和，硬塑，局部软塑，含氧化铁、云母。该层层底标高为19.40～23.40m。 卵石⑤层：杂色，饱和，密实，一般粒径60～80mm，最大粒径150mm，亚圆形，粒径大于20mm的颗粒占总质量的68.7％，褐黄色中粗砂充填，岩石成分以辉绿岩、石英岩为主。该层层底标高为11.08～18.87m。

卵石⑥层：杂色，饱和，密实，一般粒径40～60mm，最大粒径140mm，亚圆形，粒径大于20mm的颗粒占总质量的83.5％，褐黄色中粗砂充填，岩石成分以辉绿岩、石英岩为主。该层层底标高为2.42～6.37m。

卵石⑦层：杂色，饱和，密实，一般粒径20～50mm，最大粒径120mm，亚圆形，粒径大于20mm的颗粒占总质量的69％，褐黄色中粗砂充填，岩石成分以辉绿岩、石英岩为主。钻至标高－8.79m处仍为该层。

拟建场地勘察深度范围内仅观测到一层地下水，该层地下水属潜水，水位标高为19.20～23.53m，含水层为卵石⑤层及以下各层，为强透水层，主要接受侧向径流和越流补给，以侧向径流和越流补给下层地下水方式排泄。根据地下水的腐蚀性测试结果，该层地下水对混凝土结构中的混凝土及钢筋混凝土中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

根据“北京地区地震烈度区划图”，拟建场地处于抗震设防烈度8度区内，地震加速度峰值为0.2g。场地类别为II类。 五、 设计标准

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1、汽车荷载：设计荷载汽车－超20级，验算荷载挂车－120。 2、行车道：双向六车道。 3、桥面横坡：双面坡2%。 4、基本风压：600Pa。

5、地震烈度：基本烈度8度，按8度设防，按9度采取抗震措施。 6、水位和流量:100年一遇设计洪水位39.3m，设计洪峰流量3570m/s。 7、桥下净空：与巡河路及县道相交处大于4.5m。 六、 桥孔布置

大运河大桥全长919.18m，宽29.5m，主桥为三塔矮塔斜拉桥，长384m，主跨径120m；两侧引桥为三跨和四跨预应力混凝土连续梁桥，单侧引桥长267.59m。桥梁中线与河道交角为53度。

为了减少桥墩对水流的影响，主桥采用独柱单索面三塔矮塔斜拉桥方案。引桥分为两个半桥，上下行桥在河道内的墩柱错开布置，以平行于水流方向。 七、 结构设计

大运河大桥主桥为三塔矮塔斜拉桥，桥宽29.5m，跨径组合为72m+120m+120m+72m=384m，中间桥塔处为梁塔墩固结，两侧桥塔处为梁塔固结，在桥墩上设置支座。主梁采用单箱3室箱形结构，梁高由4.2m按照二次抛物线型式渐变到2.2m。边室顶板厚26cm，底板厚24cm；中室顶板厚50cm，底板厚24cm；中腹板厚60cm，边腹板厚80cm。主梁采用三向预应力结构。纵向预应力和横向预应力采用钢绞线，竖向预应力采用高强精轧螺纹粗钢筋。

主桥共有三个索塔，布置在中央分隔带上。索塔桥面以上高21.5m，上塔柱采用工字型截面，断面尺寸为4.4m×3.0m；中塔柱采用实体截面，截面尺寸为4.4m×2.0m。每个索塔上挂8对斜拉索，在横向分为2排。斜拉索在塔上间距为0.8m，通过鞍座穿过塔身。鞍座采用分丝管形式，每根分丝管穿一根钢绞线，以便将来可以单根换索。索鞍的斜拉索出口处设抗滑锚板，以防止钢绞线滑动。斜拉索在主梁上间距5m，锚固在箱梁中室内，相应位置设置一道横隔梁。

主桥墩身采用圆形薄壁结构，中塔墩柱直径8m，壁厚1.5m；边塔墩柱直径6m，壁厚1.2m；边墩直径4m，壁厚1m。中塔和边塔墩柱下承台尺寸15m×12m，厚4m，下设3排方桩，每排4根，桩长26m；边墩下承台尺寸7m×8m，厚3m，下设2排方桩，每排2根，桩长18m。主桥方桩截面尺寸为2.5m×1.0m。

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大运河大桥引桥按上下行分为两幅，单幅桥宽14m，为三跨和四跨连续梁桥。三跨连续梁桥的跨径组合为40m+40m+40m＝120m，四跨连续梁桥的跨径组合为39.59m+40m+40m+28m＝147.59m。主梁采用单箱双室箱形结构，梁高2.0m。箱室顶板厚20cm，底板厚18cm，腹板厚60cm。主梁在中墩处为独柱支撑，柱顶设盆式橡胶支座。主梁在边墩处用板式橡胶支座支撑，下设桥台或盖梁。

引桥墩柱为圆形结构，河道内四跨连续梁的中墩直径2.2m，河堤上三跨连续梁的中墩直径1.8m，公用墩直径1.2m。中墩下承台尺寸3.5m×5m，厚2.5m，下设2根方桩，桩长18m；公用墩下承台尺寸3.5m×1.8m，厚2.5m，每个墩柱下设1根方桩，桩长18m。桥台为肋板式桥台，每个肋板下接1根方桩，桩长22m。引桥方桩截面尺寸为2.5m×0.8m。 八、 其它构造设计要点

1、桥面铺装厚度15cm。下层为7cm厚C30混凝土，混凝土抗折强度大于4.5MPa，配筋采用冷轧带肋钢筋焊网，直径可采用φ7mm，间距10×10cm。上层为8cm厚沥青混凝土，其中4cm为密级配中粒式石灰岩碎石沥青混凝土（AC－25I），面层为4cm改性沥青马蹄脂玄武岩碎石混合料（SMA－16）。

2、支座垫石采用40号小石子混凝土浇筑，并配承压钢筋网。 3、承台底铺砌10cm素混凝土找平垫层。 九、 建筑材料

1、主梁、索塔和墩柱均采用C50混凝土，承台和桩采用C30混凝土。

2、斜拉索采用环氧涂层高强钢铰线，可调换索式锚具，热挤压PE护套。斜拉索允许应力幅200MPa。斜拉索锚头外露钢部分及预埋钢管内均采用80m锌加防腐涂料防护。 3、钢筋采用III级（HRB400热轧带肋钢筋）和I级钢筋，技术标准应符合国家标准GB1499－1998和GB13013－91的规定。

4、预应力钢绞线应符合ASTM A416－92技术标准，直径为15.24mm，标准强度为1860MPa高强低松弛预应力钢绞线，锚具采用夹片锚，并用相应配套的锚下垫板及螺旋筋。 5、精轧螺纹钢标准强度为750MPa，其他指标应符合国家相应标准，其锚具采用JLM型号及相应的配套垫板和螺旋筋。

6、主桥边塔墩柱处采用球形支座，边墩处采用盆式橡胶支座。引桥中墩处采用盆式橡胶支座，边墩处采用板式橡胶支座。

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7、主桥两侧伸缩缝采用D240型模数式伸缩缝，引桥采用三维止水型伸缩缝。 8、全桥防撞护栏及塔身混凝土表面均采用防水易清洗涂料涂刷。 9、桥面防水材料采用APP防水卷材。 编 制 年 月 日 专业负责人 年 月 日 审 核 年 月 日 审 定 年 月 日 3