2.2 主要技术标准
a. 公路等级:平原微丘区全封闭双向六车道高速公路;
b. 计算行车速度:100km/h
c. 桥梁结构设计基准期:100年
d. 车辆荷载等级:汽车—超20级,挂车—120;
e. 桥梁标准宽度:34m。
f. 抗震设防标准:
地震基本烈度Ⅵ度,抗震设防标准见表2.2-1。
表2.2-1 苏通大桥抗震设防标准
桥 梁 设防地震概率水平 结构性能要求 结构校核目标
主结构完好无损, 主塔校核应力,边墩校核承载
重现期1000年 边墩接近或刚进入 能力极限状态
主航道桥 屈服
主塔可出现微小裂 主塔校核承载能力极限状态,
重现期2500年 缝,边墩可利用延 边墩根据强度折减系数和延
性抗震 性校核承载能力极限状态
g. 抗风设计标准:
运营阶段设计重现期 100年
施工阶段设计重现期 30年
h. 设计洪水频率:1/300;
i. 跨江大桥设计水位:见表2.2-2(表中高程为85国家高程系统)。
表2.2-2 跨江大桥设计水位一览表
项目 设计洪水位 最高设计通航水位 最低设计通航水位
标准 300年一遇 20年一遇 98%保证率
数值(m) 5.29 4.30 -1.46
j. 船舶撞击力标准
经船舶撞击力标准专题研究,主航道桥使用阶段采用的船舶撞击力标准如表2.2-3所示。
表2.2-3 主航道桥船舶撞击力标准
通航孔 桥墩 船撞力(MN)
横桥向 纵桥向
近塔辅助墩 40.6 20.3
主桥南边跨 远塔辅助墩 13.3 6.65
过渡墩 12.0 6.00
主通航孔 南墩 126.7 63.35
北墩 130.6 65.3
近塔辅助墩 40.6 20.3
主桥北边跨 远塔辅助墩 13.19 6.6
过渡墩 11.91 5.96
3 设计基础资料
3.1地形地貌
项目所在地区属长江冲积平原的新长江三角洲,是大长江三角洲的近前缘地带。两岸陆域河网密布,地势平坦,高程一般在2~5m(85国家高程系统)之间;局部地段有山丘分布。
苏通大桥拟建区段长江属弯曲与分汊混合型河段。平面形态呈S形弯曲;水面宽窄相间,西段天生港附近宽约6km,往下展宽,在军山附近宽约10km,到东方红农场拐角处宽达 14km,再往下一步突然缩窄,至东段徐六泾附近宽约6km;江中沙洲发育,槽深滩宽,江心沙洲主要有如皋沙、通州沙和狼山沙、新通海沙、白茆沙等,属心滩地貌;通州沙东水道与新通海沙南水道中有水深达近50m的深槽区,构成长江主汊,属深槽侵蚀及堆积地貌,其它水道则为支汊,属河道冲蚀及冲积地貌。
桥轴断面主槽呈“V”字形,略偏南岸,-10m等深线以下水域宽约1800m,-20m等深线以下水域宽约 1100m,最深点高程约-31.3m,南北主塔位置的床底高程分别为-14.5m和-22.7m;夹槽在主槽南侧,主槽与夹槽中心距约1700m;夹槽呈盆形,宽约400m,底面高程约-10m,南北主墩位置的床底高程分别为-9.3m和-10.1m。
3.2 气象
桥位区属北亚热带湿润季风气候,天气复杂多变,不良天气频繁,对工程影响较大的不良天气有暴雨、连阴雨、雷暴、台风、大风、大雪、雾等。
桥位地区年平均下雨日120天左右,最多150天;年平均下雾日和雷暴日均为30天左右,最多可达60天。
桥位地区年平均气温15.4℃左右,年极端最高气温42.2℃,年极端最低气温-12.7℃;最高月平均气温30.1℃、最低月平均气温-0.2℃。
依据桥位江面、南通和常熟气象站风速同步观测数据关系,将南通气象站及常熟气象站的历史年最大风速序列订正延长到桥位处,得到桥位年最大风速序列,利用极值-I型计算,并作“适线”处理得到极值风速频率分布曲线,从而得到不同的重现期T所对应的基本风速。桥位江面距平均水面10m高度处不同重现期基本风速见下表。
桥位江面不同重现期的基本风速(m/s)
重现期 10年 30年 50年 100年 120年 150年 200年
极值-I型 32.,0 35.5 37.1 39.1 39.7 40.4 41.3
3. 3 水文
(1)设计潮位
苏通大桥设计潮位专题成果见表3.3-1。
表3.3-1 苏通大桥设计潮位计算成果
项 目 不同重现期(年)的设计水位(m) 均值(m)
20 50 100 300
设计高潮位 4.30 4.77 4.96 5.29 3.90
设计低潮位 -1.45 -1.58 -1.68 -1.81 -1.11
(2)设计潮流速
苏通大桥设计潮流速见表3.3-2、3.3-3。
表3.3-2 设计涨潮垂线平均流速计算成果
垂线位置 不同频率设计潮流速(m/s) 均值
0.33% 1% 2% 5% 10% 20%
主航道桥北副墩(K19+156) 2.38 2.26 2.20 2.10 2.04 1.97 1.89主航道桥北主墩(K19+456) 2.95 2.81 2.73 2.62 2.53 2.45 2.36
主泓(K20+000) 3.32 3.15 3.06 2.93 2.84 2.73 2.63主航道桥南主墩(K20+544) 3.03 2.90 2.83 2.73 2.66 2.58 2.50主航道桥南副墩(K20+844) 2.86 2.72 2.65 2.55 2.47 2.38 2.30
表3.3-3 设计落潮垂线平均流速计算成果
垂线位置 不同频率设计潮流速(m/s) 均值
0.33% 1% 2% 5% 10% 20%
主航道桥北副墩(K19+156) 3.20 3.00 2.85 2.63 2.49 2.34 2.18主航道桥北主墩(K19+456) 3.28 3.06 2.92 2.75 2.62 2.48 2.34
主泓(K20+000) 4.01 3.76 3.61 3.40 3.25 3.09 2.93主航道桥南主墩(K20+544) 3.40 3.18 3.05 2.89 2.75 2.61 2.48主航道桥南副墩(K20+844) 3.22 3.00 2.88 2.72 2.59 2.46 2.33
(3)流向
桥位主通航孔落急流向为95°~104°;涨急流向为270°~280°,在专用航道,落急流向为95°~105°之间;涨急流向为282°~289°。
(4)波浪
100年一遇最大波高H1%为3.24m,100年一遇波浪周期为5.29秒。
(5)冲刷
根据南京水利科学研究院2003年5月提供的《苏通长江公路大桥施工图设计阶段桥墩基础局部冲刷实验研究》的成果,在考虑了潮汐水流对局部冲刷的影响后,300年一遇条件下代表墩位最大局部冲刷深度如表3.3-4所示。
表3.3-4 主航道桥300年一遇潮流作用下最大局部冲刷深度
墩位 落潮流侧(m) 涨潮流侧(m)
主5号墩 23.66 19.38
主4号墩 22.49 18.43
主6号墩 15.19 12.44
主3号墩 15.02 12.31
主2号墩 13.28 10.88
同时根据对河势演变的研究和动床试验成果,表明在建桥后主航道桥南、北侧的一般冲刷分别为2.4m和4.7m。而主墩位置由于靠近主槽因此还需要适当考虑河床的自然演变,其值经研究后确定按5m考虑。因此,各墩位的可能最大冲刷线高程见表3.3-5。
表3.3-5 最大冲刷线高程
墩位 地面高程(m) 起算点高程(m) 一般冲刷(m) 最大冲刷线高程(m)主1号墩 -9.7 -9.7 4.74 -27.7
主2号墩 -13.2 -13.2 4.7 -31.2
主3号墩 -16.3 -16.3 4.7 -36.0
主4号墩 -20.0 -25.0 4.7 -52.2
主5号墩 -15.0 -20.0 2.4 -46.1
主6号墩 -9.8 -9.8 2.4 -27.3
主7号墩 -14.7 -14.7 2.4 -30.4
主8号墩 -6.7 -6.7 2.4 -22.4
我院按“公路桥位勘测设计规范(JTJ062-91)”有关冲刷公式计算。结果见附录四。
3.4工程地质
根据交通部第二航务工程勘察设计院的“苏通大桥施工图设计阶段STXK1标段工程地质勘察报告”。
3.5 地震
施工图设计阶段,受业主委托,江苏省地震工程研究院完成了《苏通长江公路大桥施工图设计阶段设计地震动工程参数研究报告》,为施工图设计阶段的抗震计算提供输入参数。
1.抗震设防标准
根据目前国内外抗震设计计算方法的发展水平,采用两阶段的抗震设计方法对苏通大桥进行抗震研究是合适的,同时,该桥是重要的生命线工程,从地震破坏后桥梁结构修复的难易程度,对主桥的抗震计算所采用的两种不同的设防标准