第20期 重庆东水门长江大桥建设关键技术与创新 耿波 博士/研究员 招商局重庆交通科研设计院有限公司
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52监测网专家报告分享-第20期 重庆东水门长江大桥建设关键技术与创新 耿波 博士/研究员 招商局重庆交通科研设计院有限公司 人物介绍 耿波 博士/研究员 桥梁结构抗震技术交通行业重点实验室 桥梁工程结构动力学国家重点实验室 招商局重庆交通科研设计院有限公司 内容简介 一、工程概况
桥型：双塔单索面部分斜拉桥 跨径布置：222.50+445+190.50m。 主塔：天梭型桥塔，中南塔高172.61m，北塔高162.49m。 桥面：总宽24m，上下双层布设桥面，上层桥面为双向四车道公路，下层桥面为双线轨道交通。 主梁：标准桁高11.74m，主梁高跨比1/37.87。
二、结构体系 体系：半漂浮体系每个塔上设9对拉索，全桥共18对拉索，索间距16m，主梁跨中无索区长度80m，主塔处无索区长度109m。 主梁与主塔、桥台之间分别设竖向抗压支座，南岸侧桥塔采用纵向约束，渝中侧桥塔采用纵向自由，两侧边跨支座纵向均是自由。 三、主梁及桥面板设计
东水门长江大桥采用桁架式主梁，主要包括上下弦杆、腹杆、钢桥面板、钢桥面板加劲肋、中纵梁、钢横梁等主要构件，上层桥面宽24m，下层桥面宽15m，标准桁高11.74m，主桁节点采用整体节点。 本桥采用单索面设计，主梁为两片桁方案。在传力路径方面，斜拉索水平分力由钢横梁和中纵梁传递、经桥面板扩散至上下弦杆。斜拉索竖向分力由钢横梁以弯曲和剪切方式传递至主桁大节点。
由于本桥采用两片桁的板桁组合体系，斜拉索索力传递过程中，正交异性钢桥面板参与主体桁架共同受力，为了掌握索力的传力规律与分配比例，项目组开展了板桁组合体系传力机理的研究，并进行了实桥试验验证。 四、斜拉索及锚具 大桥斜拉索采用钢绞线斜拉索，由139根Φ15.2mm的钢绞线构成，钢绞线采用1860MPa环氧钢绞线，单根拉索设计荷载最大为1500吨，为当时国内最大规模的平行钢绞线斜拉索。
同时，为了验证锚具的安全性，采用大型缆索疲劳试验系统对足尺模型试件开展了疲劳性能试验。疲劳加载采用正弦波加载，疲劳试验应力幅为200MPa，疲劳试验循环次数为200万次。 加载完成后检查共发现断丝18根，钢丝折损率为1.85%，小于规范规定的断丝率不大于2%的要求，锚具锚固性能良好，未发生松脱现象.在施工过程中，为了对斜拉索进行整体张拉，研发了超大吨位钢绞线斜拉索整束智能张拉系统，填补了国内在该领域的空缺，实现超大吨位钢绞线斜拉索能够实现整体张拉或整体放张要求。 五、索塔锚固设计 东水门长江大桥索塔锚固区由两个混凝土塔肢和一个钢锚箱组成，半幅索塔锚固结构三维构造见图13。锚固区塔肢上设置环形预应力，由弯型预应力和U型预应力组成，索塔锚固区平面布置见图14。这种新颖的结构在国内首次使用。
六、结语 东水门长江大桥作为公轨两用部分斜拉桥，在设计过程中采用了诸多创新设计理念与构造，总结起来主要有以下几点： （1）大桥结构体系采用了单索面钢桁梁半漂浮体系，颠覆了传统设计中公轨两用斜拉桥为了提高主梁抗扭刚度而采用双索面的结构体系，主梁因其自身刚度大，承担了较大比例的自重，斜拉索与传统斜拉桥相比承载作用减弱，属于部分斜拉桥受力体系； （2）大桥主梁采用了两片桁双层钢桁架结构，桥面板采用板桁组合体系，与传统三片桁不同的是，斜拉索索力在传递过程中，桥面板、钢横梁、中纵梁、上下弦杆等共同参与受力，受力复杂，通过数值分析和实桥测试，对其传力机理进行了深入研究，掌握了索力在不同部位之间的分配比例； （3）大桥斜拉索采用了139束平行钢绞线斜拉索，最大索力1500吨，为目前国内最大索力，为此专门研发了新型防松脱锚具，并开发了用于超大吨位钢绞线斜拉索整体张拉的调索设备，经实桥应用效果良好； （4）大桥索塔锚固区采用了国内首创的外置式钢锚箱型式，钢锚箱通过剪力钉与分离式塔肢进行连接，索力由剪力钉、锚箱侧拉板和摩擦力共同承担，通过理论分析和足尺模型试验，揭示了其传力机理，明确了索力在不同构造之间的分配比例，为今后同类型桥梁的设计奠定了基础。
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