上海泖港大桥新建主桥设计

UHPC铺装体系。桥塔采用矩形截面独柱钢结构塔，桥面以上塔高60*。主墩为混凝土墙式墩，内设2个空腔，承台为矩形 截面，下设15根*钻孔灌注桩;辅助墩、交接墩分别采用柱式墩、框架墩，承台为矩形截面，下设！12 *钻孔灌注桩。斜

拉索采用!7 **镀锌铝高强平行钢丝束。采用MIDAS Civil和ABAQUS有限元程序进行静力验算，结果表明该桥结构静力

性能满足规范要求。关键词：斜拉桥；钢塔；钢箱梁；斜拉索；桥墩；基础；结构设计；有限元法中图分类号：U441. 27；U442. 5

文献标志码：A 文章编号：1671 —7767(2019)03 —0001 —041 工程概况更,47

泖港大桥位于上海市松江区，横跨大泖港连接 叶新公路#泖港大桥老桥结构损伤较为严重(1),且

6322563 47 由于航道等级提升，无法满足桥下净空要求⑵，拟拆 除老桥修建新桥。施工过程中不封闭交通，先在老

桥北侧修建新桥,然后拆除老桥(3)，最后在新桥两侧 拼装人非道挑臂。最咼通航水位4. 280 河道整治蓝线宽度210 单位：m新建的泖港大桥全长1 765 *，主桥为(110 +

225 +110) *双塔中央双索面钢箱梁斜拉桥#主梁

图1泖港大桥新建主桥立面布置采用扁平钢箱梁结构，中心梁高3. 5 *，主跨顶宽

31.5*,边跨顶宽34.5*。钢梁顶板采用UHPC+

(2) 设计车速'0 km/h。(3) 设计荷载等级:公路一I级。(4) 通航标准：通航净宽192 *，通航净高7 *,

钢组合桥面板构造体系。桥塔为钢结构箱形断面独

柱式桥塔,桥面以上塔高60 *。全桥共布置36对 斜拉索，呈竖琴形布置。主墩为混凝土墙式墩，内设

最高通航水位4. 15 *。(5) 抗震设防:地震基本烈度7度，地震动峰值

空腔，主墩下为矩形承台，承台下设钻孔灌注桩基

加速度0. 10g,抗震设防类别为A类。3主桥设计3. 1总体设计(1)桥面布置。新建主桥平面位于直线上，顺

础；辅助墩采用混凝土柱式墩,墩下为分离式矩形承 台，承台下为钻孔灌注桩基础；交接墩采用混凝土框

架墩，墩下为分离式矩形承台，承台下为钻孔灌注桩 基础。边跨主梁采用支架滑移施工，中跨主梁采用

桥面吊机施工。桥塔采用节段吊装后在空中焊接成 型。泖港大桥新建主桥立面布置如图1所示。2主要技术标准(1)设计车道：双向6车道。收稿日期：2018 —08 —06桥向断面在主跨中心线对称设置0. 9% “人”字纵

坡,竖曲线半径为10 000 *。根据道路交通功能需 要，主跨桥面横向布置为［2. 25 *(人行道)+2. 5 * (非机动车道)+0. 5 *(防撞护栏)+12.25 *(机动 车道)+0. 5 *(防撞护栏))X2 + 2. 5 *(索塔区)；

基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2013CB036303)作者简介：李 扬(1984 —\"，男，高级工程师，2007年毕业于同济大学土木工程专业，工学学士，2011年毕业于同济大学桥梁与隧道工程专业,

工学博士(E-mail：liyang5@s*edi. com)。2边跨桥面无人行道，总宽为34. 5 *。(2)跨径组合布置。由于桥位距上游大泖港张

泾河弯道的距离很近，根据通航论证,该桥主桥应采

用一跨过河的结构方案。桥位处现状河道宽约192

*,规划蓝线宽210 *,老桥主跨200 mo为确保结 构不侵入规划蓝线，且顺桥向避开老桥基础，最终跨 径确定为(110 + 225 + 110) m,边主跨比0.419。

3.2主梁结构设计主梁采用等高扁平钢箱梁+挑臂结构，主梁标 准节段长10. 5 m,重约220 t,中心梁高3. 5 m,主跨 顶宽31. 5 m,边跨顶宽34. 5 m,桥面顶面设2%横

坡，底面水平。钢箱梁顶板厚14〜11 mm,设置U形加劲肋。

底板厚12〜16 mm,内腹板厚20〜42 mm,外腹板 厚14 mm。横隔板间距3. 5 m,板厚12 mm,设置竖

向加劲肋和水平加劲肋。箱梁外挑臂长4.75 m,采 用倒T形截面，腹板间距3.5 m,与横隔板对齐。挑

臂分批施工，在老桥拆除后，主跨后拼挑臂单侧宽加劲肋构成，总长1 000 mm,钢箱梁中箱腹板兼做

钢锚箱侧拉板,承受钢锚箱支撑板传递的剪力。塔梁结合段桥塔塔壁钢板及纵向加劲肋延伸至 主梁梁底，顺桥向塔壁与钢箱梁中间箱室腹板对应, 横桥向塔壁与主梁横隔板对应，形成固结构造。塔

壁纵向加劲肋进入主梁范围后渐变为纵横向固结区

传力支撑隔板，进一步分散传递桥塔内力至梁底支座。主梁在交接墩及辅助墩处设置C30低收缩混

凝土压重，每延米压重荷载集度约为1 000 kN。辅 助墩墩顶上方主梁顺桥向压重长度为10. 5 m,交接 墩墩顶上方主梁压重长度为6 mo压重混凝土通过 钢箱梁内布置的焊钉连接件与主梁连接。泖港大桥的重载交通繁忙，且桥面横向宽度较 大,采用传统的钢桥面铺装难以保障其耐久性。因

此，钢梁顶板在设计时采用了 UHPC +钢组合桥面

世界桥梁 2019,47⑶板的构造,从根本上避开了钢桥面铺装的问题。其

中UHPC层厚60 mm,配置门0@100钢筋网片，通 过剪力钉与钢主梁顶板进行连接。剪力钉采用013X

40 mm圆柱头焊钉，材料为ML15。根据不同的受

力需要，剪力钉按照100〜300 mm的间距进行布置。

3.3桥塔结构设计主桥桥塔为独柱钢结构塔，箱形断面，塔顶、底

外轮廓尺寸相同，顺桥向尺寸4. 5 m,横桥向尺寸2. 5 m。桥面以上桥塔总高60 m。为便于运输和吊装，桥塔采用分段加工，节段长

5.25 m,与塔上斜拉索钢锚箱间距相同，节段重量

约为50 to

桥塔钢板壁厚随高度变化，塔底钢板厚42

mm,塔顶钢板厚20 mm,塔壁钢板设置I字加劲肋。

桥塔内每隔5.25 m设置1道横隔板，板厚16 mm。

横隔板之间设置2道横肋，间距1. 75 m,采用倒T 形截面，腹板厚16 mm。桥塔钢锚箱由锚垫板、承压板、支撑板及支撑板

加劲肋构成，总长750 mm,桥塔塔壁钢板兼做钢锚

箱侧拉板,承受钢锚箱支撑板传递的剪力。3.4斜拉索设计斜拉索采用!7 mm低松弛锌铝合金镀层平行

钢丝⑷，抗拉强度标准值为1 770 MP?。斜拉索为 双索面竖琴形布置，塔上索距5. 25 m,梁上索距10. 5

mo根据受力需求，斜拉索规格采用PES7 —241、 PES7 —117、PES7 —163 三种规格。3.5支承体系设计新建主桥采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系。

桥塔根部与主梁腹板对齐。在该结构体系页下，墩

顶支座将会承受巨大的水平地震力作用。如使用阻

尼器辅助抗震，则对阻尼器的性能要求极高，且震后

支座难以复位。因此根据结构特点，提出如下支承 体系：主墩和交接墩墩顶设置竖向球型钢支座+叠

层橡胶支座「6心+横向挡块，辅助墩仅设置竖向球型 钢支座。该支承体系具有良好的减隔震性能「9),可

以确保主梁在顺桥向、横桥向、竖向地震作用下都有 足够的刚度和稳定性。主墩墩顶支承体系布置如图上海泖港大桥新建主桥设计 李 扬，马 !，王 浩3.6桥墩及基础设计3.6.1 主墩及基础主墩为混凝土墙式墩，采用C40混凝土#桥墩 平面尺寸由墩底5 mX 19. 4 m渐变为墩顶4 mX

17.1m。墩顶设置墩帽，平面尺寸为5 mX19. 4 m#

主墩总高约9.2 m,内设2个空腔。承台采用C35混凝土，平面尺寸为12 mX 21

m,高度4 m,承台范围内的新建驳岸与承台整体

浇筑。基础采用1 m钻孔灌注桩（摩擦桩），持力层 为第9层，桩长95 m,每墩设15根，采用C35水下

混凝土。桩底采用后注浆工艺。桥塔及桥墩构造如图4桥塔及桥墩构造3.6.2辅助墩及基础辅助墩采用混凝土柱式墩，同一桩号处横向布 置2个，间距15 m,采用C40混凝土。桥墩横桥向 宽2. 5 m,顺桥向宽2. 2 m,墩高约9. 3 m。承台平

面尺寸为6. 5 mX6. 5 m,高度2. 5 m,采用C35混

凝土。基础采用！12m钻孔灌注桩（摩擦桩），持力

层为第7层，桩长53 m,每个墩柱下设5根，采用

C35 水下混凝土。 桩底采用后注浆工艺。3. 6. 3交接墩及基础交接墩采用混凝土框架结构。立柱横桥向宽4

m,顺桥向宽3 m,高约7 m,采用C40混凝土。盖梁

为预应力结构，采用C50混凝土，截面为L形，主桥 侧高度1 m,引桥侧高度3. 53 m,总宽度3. 56 m。每个立柱下设1个C35混凝土承台，尺寸为

11.2 mX6. 2 mX3 m （高）。每个立柱下设1根32 m钻孔灌注桩（摩擦桩）作为基础,持力层为第

7层，桩长52 m,采用C35水下混凝土。桩底采用

后注浆工艺。4结构静力分析4.1计算模型该桥为双塔中央双索面钢塔钢梁斜拉桥，整体

采用MIDAS Civil建立空间杆系有限元模型，对结

构进行静力分析。对于塔梁固结段、钢桥塔和钢梁 的局部受力性能，采用ABAQUS进行局部板壳有 限元分析。4.2有限元分析结果（1）

经全桥有限元计算，在活载作用下，跨中主

梁竖向挠度为151 mm（挠跨比为1/1 490）；梁端主 梁扭转角为0. 344°；塔顶顺桥向水平位移为41 mm

（塔顶顺桥向水平位移与桥塔高的比值为1/1 463）, 主梁和桥塔刚度均满足规范（10-11］要求。（2）

根据全桥空间板壳分析结果，该桥主梁剪

力滞系数约为2.0。考虑剪力滞效应后，基本组合 下主梁上缘最大拉应力31 MP?、最大压应力67

MP?,下缘最大拉应力67 MP?、最大压应力122 MP?,基本组合下主梁应力满足规范（10）要求。（3）

经桥塔节段局部分析计算，基本组合下塔 底最大压应力为175 MP?,桥塔应力满足规范（10）要求。（4）

经全桥有限元计算，斜拉索成桥阶段最大

索力为4 461 kN（单根索），标准组合下最大应力为

611 MP?,基本组合下最大应力为741 MP?,疲劳应

力幅为101. 7 MP?,运营状态斜拉索应力满足规

范（1门要求。（5）

对主桥进行第1类稳定分析，结果显示在

恒、活载作用下，主桥1阶失稳模态为桥塔侧向屈 曲，稳定安全系数为17. 2,主桥整体稳定性满足规

范（1门要求。5 施工方法新建主桥的下部结构按照常规方法进行陆地施

工。主墩基础靠近老桥，桩长达到95 m,为避免基 坑开挖影响老桥运营安全，设置钻孔灌注桩支护。

边跨搭设滑移支架，利用浮吊将边跨主梁和塔梁结 合段吊装到支架上，滑移就位后焊接成整体。桥塔

节段利用地面汽车吊吊装施工，吊装就位后焊接成 整体。中跨主梁采用桥面吊机逐段施工，同时对称

张拉相应梁段的斜拉索。UHPC桥面铺装利用摊 铺机连续摊铺，待所有附属工程施工完毕后，进行全

4世界桥梁 2019,47(3)桥2次调索#新建主桥贯通后，将现有老桥交通转 移至新桥，进行老桥拆除施工#老桥拆除工艺按照

析研究[J].上海水务，2012,28(2)29 — 31.(]王浩，马!，李小祥.叶新公路泖港大桥拆除重建与

建造时的逆顺序原则进行#老桥拆除完成后，再进 行新建主桥两侧的人非道挑臂拼装，以及相关范围 附属工程施工#顶升保留方案研究(].城市道桥与防洪，2014(11)： 72—76(]张伟.荷泽市丹阳路大桥设计[J].桥梁建设，2015,

45(3):88 — 92.6结语上海泖港大桥新建主桥结合实际建桥条件，采

(]庄鑫.矮塔斜拉桥纵桥向抗震性能及减隔震体系研究

[J].山东交通科技，2016(1)67 — 71.(]杨维国，孙新阳，王萌，等.叠层橡胶支座拉伸刚度退

用了主跨225 *的钢桥塔钢梁斜拉桥，桥梁景观传

化机理研究[J].哈尔滨工程大学学报，2018,39 (8)：

承了老桥的设计元素，结构对称且造型优美简洁# 运用精细化设计手段，采用叠层橡胶支座体系、

UHPC铺装体系，克服了主桥塔墩分离体系的抗

1349—1356(]燕斌.基础隔震独塔斜拉桥抗震性能研究[J].桥梁

建设,2018,48(2) ：25 — 30.(]郭大伟.SMA—叠层橡胶支座低周往复荷载试验及其

震、超宽主梁的扭转、钢桥面铺装耐久性等难题#新

建主桥已于2018年正式开工，预计2020年竣工#在近断层桥梁减隔震中的应用研究(硕士学位论文)

[D].南京：东南大学，2016.参考文献：[1] 芮志平，刘韶山，高文伟，等.松江泖港大桥边梁撞损抢

修方案[J].城市道桥与防洪，2007(5)196 — 19&(]王瑞龙.采用复合隔震体系的泖港大桥抗震性能研究

[J].城市道桥与防洪，2018(2)158 — 161.[10] JTG D64 — 2015,公路钢结构桥梁设计规范[S].[11] JTG/T D65 — 01 — 2007,公路斜拉桥设计细则[S].[2] 丁国川.大泖港及上游河道整治工程的防洪除涝能力分Design of Newly-Built Main Bridge of Maogang Bridge in ShanghaiLI Yang，MA Biao，WANG Hao(Shanghai Municipal Engineering Design Institute (Group) Co. . Ltd. . Shanghai 200092，China)Abstract: The newly-built nain bridge of Maogang Bridge in Shanghai is a steel box girder ca­

ble-stayed bridge with spans of 110，225 and 110 * . The stay cables are arranged in central double

cableplanes Thepylonsaresteelpylons fixedtothe*aingirder butseparatedfro*thepiers Vertical bearings， la*inated rubber bearings and transverse stoppers are installed between the

girderandthepiers tostrengthentheanti-seis*icperfor*anceofthebridge.The*aingirdera- doptstheflatsteelboxgirder 3.5 *deep coveredbyUHPCpavingsyste*.Thepylons rising

60 *abovethebridgedeck are the single-colu*ned steel pylons with rectangular cross section. The*ainpiersareconcretewalpiers eachcontainingtwocavities.Thepilecapsadopttherec-

tangular cross section，beneath which are 15，!1. 8 * bored piles. The auxiliary piers and juncture piersarecolu*nedpiersandfra*edpiers respectively standingonthepilecapswithrectangular

crosssection.Thefoundationsoftheauxiliaryandjuncturepiersareco*posedofboredpilesof

1.2* dia*eter. The stay cables consists of the !7 ** zinc-alu*iniu* coated high-strength paral-

lelsteelwires.Thefiniteele*entsoftwares MIDASCivilandABA;US wereusedtocheckthe static force. The results show that the static perfor*ance of the bridge *eets the code require-

*enLs.Key words： cable-stayed bridge； steel pylon； steel box girder； stay cable； pier； foundation；

structuraldesign&finiteele*ent*ethod(编辑:赵兴雅)