重庆朝天门长江大桥

一、工程概况重庆朝天门长江大桥是重庆市城市总体规划修编中主城区规划的十六座跨江特大桥梁之一，地处重庆市主城区中央商务区，位于重庆市朝天门港下游1.7公里处，西接江北区五里店立交，东接南岸区弹子石立交，是重庆主城区向外辐射的东西向快速干道。正桥是由主桥和南北引桥组成的公轨两用桥。设计荷载为公路Ⅰ级、人群荷载4KN/m2、钢轮轨道车（P=140KN5个编组）。主桥长932m，跨径组合190m+552m+190m的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，南北引桥长495m和314m均为双层预应力混凝土连续箱梁桥。主桥宽36.5m，上桥面为6车道，下桥面为双向轻轨主梁、两侧各2车道。大桥工程概算23.1亿元，工程决算造价20.7亿元，全桥钢梁重4.7万吨。二、主桥的设计创新1.主跨552m为当今世界已建成的跨度最大的拱桥。由于航道、防洪要求，在航道中不允许设支墩，要满足上述要求的主跨最小设计跨径为552m，超过卢浦大桥成为世界上跨度最大拱桥。大桥技术先进，受力复杂，首次在国内采用高强、厚板、变截面钢桁构件，首次在拱脚处采用超大型整体节点，使结构受力均匀合理。大桥建设有利地推动了我国大跨度钢桁拱桥的技术进步。2.145000KN的球型抗震支座，是目前已建成世界同类桥型承载力最大的球型支座。大桥摒弃了一般拱桥在拱脚处固结和铰接的结构体系，而采用三跨连续梁受力体系，在拱脚处设置145000kN抗震球型支座。体系传力明确，结构受力合理，安装架设工艺相对成熟，施工期间受力对结构成桥受力无影响，易于保证结构成桥线形和受力状态。3．采用预应力复合结构体系传统的钢桁梁系杆拱桥均是采用钢制杆件作为承受水平推力的系杆，近年来我国建成大部分系杆拱桥采用高强度钢丝作为系杆。经研究主桥下系杆采用预应力复合式系杆构造，即采用钢结构焊接型钢作系杆，并利用体外预应力技术，对钢系杆施加预应力以减少钢系杆内力，达到降低钢系杆结构自重的目的，此方式的最大优点是可将体外预应力束全部锚固在主桁平面中的节点范围内，与桁梁各杆件间的内力传递在节点内完成的原理相吻合，保证锚固点受力明确，构造简捷。4．主动控制，无应力合龙首次采用了先拱后梁、斜拉扣挂、边支座升降、中支点预偏、边跨压重等成套施工技术，实现了主拱和刚性系杆的无应力合龙。实际施工中达到零误差合龙。5．首次揭示了板桁温差规律在建设过程中发现板桁间存在较大温差，这是在以往设计中未遇到的新的技术问题，国内外规范也无相关规定。经过深入研究，通过采用部分板桁结合的方法予以成功解决，弥补了世界桥梁建设认识上的空白。6．标志性建筑重庆朝天门长江大桥采用飞燕式多肋钢桁架中层式系杆拱桥造型，是古典桥型与现代建桥技术和艺术的完美结合。采用双层交通，形成了轨道交通与汽车的通道上下分离，互不干扰，为了保证轨道交通乘客过江时有较好的视觉感受和舒适性感，取消桁架斜腹杆。大桥被誉为“全市最漂亮的大桥”，是重庆市“门户桥”。三、引桥的设计创新1．桥面较宽最大达40m，受双层桥面的影响，中间不能设墩，同时箱梁高度受到很大的限制，设计上解决了大跨度超宽低梁高的技术难题，满足了下层轨道交通的净空要求，结构轻盈，外形美观。2．南引桥位于卫国路附近，建筑群密集，且需跨越多条交通主干线的条件下，通过巧妙的桥跨布置及墩型选择，保证了与既有建筑物能良好融合，避免了卫国路农贸市场的拆迁。3．体现了以人为本的设计理念，充分考虑了人流的分、合及人的心理和习惯，合理地布设人行系统，实现公路交通和轨道交通人流的快速转换。4.桥台设计因地制宜，北桥台采用箱型结构满足轨道和预留车行交通的需要，南桥台采用拱型结构满足轨道交通的需要。受力特点钢桁架各杆件的截面形心轴线应在节点处交汇于一点，内力计算一般按铰接桁架进行。当桁架只承受节点荷载时，所有杆件只受轴心拉力或压力；如在杆件节间内也承受荷载，则该杆件将同时受弯。钢桁架杆件一般较细，布置节点时应尽量避免或减小局部弯矩。对杆件截面高度与长度比值较大的钢桁架，必要时应考虑节点刚性引起的杆件次应力。桁架是平面结构中受力最合理的形式之一。桁架桥是桥梁的一种形式。桁架桥一般多见于铁路和高速公路；分为上弦受力和下弦受力两种。桁架由上弦、下弦、腹杆组成；腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆；由于杆件本身长细比较大，虽然杆件之间的连接可能是“固接”，但是实际杆端弯矩一般都很小，因此，设计分析时可以简化为“铰接”。简化计算时，杆件都是“二力杆”，承受压力或者拉力。由于桥梁跨度都较大，而单榀的桁架“平面外”的刚度比较弱，因此，“平面外”需要设置支撑。设计桥梁时，“平面外”一般也是设计成桁架形式，这样，桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。有些桥梁桥面设置在上弦，因此力主要通过上弦传递；也有的桥面设置在下弦（比如现在比较多的高速公路桥梁采用这种形式），由于平面外刚度的要求，上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。桁架的弦杆在跨中部分受力比较大，向支座方向逐步减小；而腹杆的受力主要在支座附件最大，在跨中部分腹杆的受力比较小，甚至有理论上的“零杆”。大桥主桥为公轨两用中承式钢桁系杆拱桥，全长932m，由552m主跨及两侧对称布置的190m边跨组成。主跨为钢桁系杆拱，两侧边跨为变高度桁梁，拱肋下弦线形采用二次抛物线形，上弦部分线形同样采用二次抛物线形并与边跨上弦之间采用圆曲线过渡。（大桥结构体系可分为下列子结构：主桁杆件、平纵联、横联与桥门架、中跨上下两层的系杆索、吊杆索、上下正交异性桥面板钢桁梁、双线轨道梁、主跨与边跨支座。）大桥设上、下双桥面。上层桥面为双向6车道，宽36m。下层桥面为双线城市轨道交通，两侧各预留两个汽车车行道。1．主桁结构主桁结构的中跨为钢桁系杆拱，两侧边跨为变高度桁梁。拱顶至中间支点高度为142m，拱肋下弦线形采用二次抛物线形，其矢高为128m，矢跨比1/4.3125；拱肋上弦部分线形同样采用二次抛物线形，并于边跨上弦之间采用R=700m的圆曲线进行过渡。主桁采用变高度的”N”形桁式，拱肋桁架跨中桁高为14m，中间支点处桁高73.13m，边支点处桁高为11.83m。全桥采用变节间布置，共有12m、14m、16m三种节间形式