长江大桥有多长

南京大胜关长江大桥2×84m连续钢桁梁设计

刘桂红;刘承虞;肖海珠

【摘要】介绍南京大胜关长江大桥2×84m连续钢桁梁正桥钢梁结构设计、结构

静力分析、钢梁防腐涂装体系和钢梁安装等内容.

【期刊名称】《铁道勘察》

【年(卷),期】2007(033)0z1

【总页数】3页(P27-29)

【关键词】大胜长江大桥;正桥钢梁;结构分析;防腐涂装;钢梁安装

【作者】刘桂红;刘承虞;肖海珠

【作者单位】中铁大桥勘测设计院有限公司,湖北武汉,430050;中铁大桥勘测设计

院有限公司,湖北武汉,430050;中铁大桥勘测设计院有限公司,湖北武汉,430050

【正文语种】中文

【中图分类】U4

1工程概况

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路和沪蓉铁路跨越长江的通道，其主桥由两联连

续钢桁梁和一联钢桁拱桥组成(如图1)。钢桁拱桥跨度布置为：

(108+192+2×336+192+108)m。2×84m连续钢桁梁分为A、B两联，0号～2

号墩之间的两孔连续梁为A联，2号～4号墩之间的为B联，A联和B联仅梁端

桁梁的形式不同。本文主要介绍2×84m连续钢桁梁的结构设计。

图1南京大胜关长江大桥2×84m布置(单位：m)

2结构形式

2.1横断面布置

钢桁梁由三片N形桁式主桁架组成，桁高16.0m，节间长度12.0m；每两片主

桁中心距均为15.0m。上游侧通行两线沪蓉铁路，两线中心距4.60m；下游侧通

行两线高速铁路，两线中心距5.00m。在两边桁的外侧，各外挑5.8m的悬臂托

架，支撑城市轻轨铁路。钢梁横截面如图2所示。

图2钢梁横截面

2.2主桁构件设计

主桁预拱度按照恒载+1/2静活载挠度曲线值反向设置。节间长度保持12.0m，

采用加长或缩短上弦杆长度的方法，迫使下弦节点起拱。经计算，杆件的伸缩值分

别采用-31mm和+22mm。

主桁结构采用Q370qE钢材，弦杆采用箱形截面，截面内宽600mm，上弦杆内

高800mm，下弦杆内高1200mm，弦杆板厚不超过48mm。主桁采用整体节

点，节点板的厚度不超过60mm。边、中桁由于内力不同，采用不同的截面，中

桁杆件截面稍大于边桁。

杆力大的腹杆采用箱形截面，内高1000mm，板厚不超过48mm。为便于节点

构造的紧凑，在杆件端部变成H形截面，与节点板及节点内的隔板三面对拼连接。

杆力小的腹杆为H形截面，杆件宽度较节点板净距小2.0mm，插入节点板间连

接。

2.3铁路桥面设计

常规钢桁梁桥，是由离散的纵横梁构件构成，其结构外轮廓尺寸大，总体刚度有余，

而形成的桥面结构整体性差，动力性能不好，难以满足高速铁路的运行要求。为适

应高速铁路的运行要求，本桥采用了整体性好、刚度与结构阻尼大的钢正交异性板，

其上铺钢筋混凝土整体道碴桥面结构。采用正交异性钢板作为桥面，且与下弦杆相

连接，主要是减少桥面参与主桁共同作用。研究表明，在下弦杆节间设置中间横肋，

减小纵梁后，桥面结构参与主桁共同作用的程度大为降低。这也是铁路钢桁梁采用

整体桥面结构的关键所在。

正交异性板整体桥面系，由纵肋(梁)、横肋(梁)及其加劲的钢桥面板组成。桥面结

构的横肋(梁)、桥面板与主桁的下弦杆焊接在一起，组成板桁组合结构。

桥面板采用厚度16mm的Q370qE材质的钢材。

U形纵肋间距为600mm，板厚6mm，顶宽300mm，底宽184mm，高

260mm，Q370qE材质。在每条线路的轨道之下设置高500mm的倒T形纵梁，

遇横梁、横肋的腹板时开孔穿越。

桥面板与主桁下弦杆沿桥纵向是焊接在一起的。为此，下弦杆的上水平板伸出竖板

400mm，用坡口对焊接与桥面板焊连。遇主桁节点板处开槽穿越，开槽两侧需用

熔透焊接；在节点板端部除熔透外还需加以超声波锤击，以提高抗疲劳性能。桥面

板顺桥向每隔3.0m设一道倒T形横肋，横肋的高度与1.2m的主桁下弦杆相等，

翼、腹板均和弦杆焊连。在主桁的节点处设2.0m高的横梁。

桥面板分块制造和安装。每节间的桥面板横桥向分为5块，由3片主桁的下弦杆

焊连桥面板端头，以及在其间的两块桥面板组成。边下弦杆各宽2.52m，中下弦

杆宽3.24m，普通弦杆长12.0m，最长的下弦杆长14.20m。两桁间的桥面板

块宽11.76m，由于安装的要求，纵桥向每节间又分成两段，各长8.26m和

3.74m。最大的桥面板块重约33t。除桥面板为焊接连接外，其余的工地连接均

采用高强度螺栓连接。整体桥面结构如图3所示。

图3整体桥面结构

2.4联结系

联结系杆件采用Q345qD钢材，斜杆为工字形截面，截面的高和宽都是460mm。

横撑杆为箱形截面，高460mm，宽520mm。平联与主桁的连接在主桁杆件中

心线的上下两侧。

每个节间的竖杆平面均设横向联结系，为双交叉形，以增强结构的横向刚度，利于

荷载在三桁间的分配。杆件截面都是H形，高500mm，宽400mm和

460mm。

3结构受力

3.1荷载

钢梁结构自重一期恒载按270kN/m计算，混凝土道碴槽、道碴、轨道结构和辅

助结构等二期恒载按388kN/m计算。

沪蓉铁路的两线活载按“中—活载”加载；高速铁路的活载按两线“ZK活载”加

载；两线轻轨按城市轻轨的活载加载。

3.2荷载组合

(1)主力组合：恒载+活载。其中活载组合中两线“中—活载”和两线“ZK活载”

的总和乘折减系数0.75，轻轨活载不折减。

(2)桥梁检定荷载组合：恒载+1.4倍的两线铁路活载，检算主桁构件的强度和稳定；

恒载+1.5倍的两线铁路活载，检算桥面系构件的强度和稳定。

3.3主要计算结果

图4是活载作用下主桁下弦杆的挠曲线，主桁最大挠度为2.78cm，挠跨比为

1/3022，结构具有较高的竖向刚度。

图4活载作用下主桁下弦杆的挠曲线

主力作用下主桁下弦杆最大轴力为2110kN，对应的最大应力为62MPa；均发

生在中支座处。

4钢梁防腐涂装

按照《铁路钢桥保护涂装》，杆件外表面及桥面板顶、底面：表面清理Sa2.5级

后，喷环氧富锌底漆80μm，环氧云铁中间漆80μm；氟碳面漆工厂、工地各一

道，每道30μm。

混凝土道碴槽底面的钢板：现场焊接抗剪栓钉后，表面清理Sa2.5级，涂环氧底

漆20μm，环氧磷酸锌封闭底漆20μm；然后绑扎钢筋，浇筑混凝土桥面板。

高强度螺栓拼接摩擦面：表面清理Sa3.0级后电弧喷铝160μm。高强度螺栓施拧

完毕后，喷涂环氧磷酸锌封闭底漆20μm，环氧云铁漆80μm，氟碳面漆

2×30μm。

5钢梁安装

工地的安装可将杆件的运输道布置在钢梁桥面上，墩旁吊机兼做钢梁提升站转运钢

梁杆件，并利用先期已架设的部分钢桁拱桥结构做平衡梁压重。将B联的上、下

弦端节点用临时连接板分别与桁拱连接起来，从4号墩开始向2号墩方向逐节间

全件伸臂拼装。弦杆的拼接接头设在节点的安装前方。利用梁上吊机架设B联钢

梁，钢梁的桥面板随同杆件一起顺序吊装和连接。桥面板是栓焊组合连接，安装时

应在连接接头上50%的冲钉、50%的高强度螺栓初拧。待焊缝施焊完毕后，再换

下冲钉，将所有的螺栓终拧。桥面板的横向焊缝在拼装完后即行焊接，纵缝的焊接

可落后于横缝两个节间。同时，横向联结系应跟随主桁及时安装。完成B联钢梁

的安装后，再通过临时连接板将B联和A联的上、下弦端节点连接起来，继续悬

臂拼装2～0号墩间的A联钢梁。当伸臂安装到达支承节点时，须先将节点与支座

垫紧，再拼装两个节间，待该孔钢梁的高强度螺栓全部终拧后，方可起顶前端支点。

轻轨结构的安装须待全桥的轨道工程完成后，才能安装轻轨纵梁，以消除轻轨纵梁

与主桁恒载的共同作用。

由于三片桁架受力不均衡，中桁受力较大，支座起顶时的顶位仅设在主桁节点下面

的预定位置。起顶过程中必须严格控制三桁间各支点的相对高差不超过5mm。

支点横梁不承受由于支承高差产生的内力。

在作业过程中，梁上吊机前支点在三桁中的反力差异较大时，会使三桁间产生过大

的挠度差，对安装工作造成困难。在吊机设计时，必须在前支点下增设液压控制系

统，以使三桁的受力均衡。

6结束语

目前，南京大胜关长江大桥正在进行下部结构的施工，正桥钢梁已完成主结构设计

工作，即将进入制造和安装阶段。

目前，我国高速铁路桥梁建设方兴未艾，南京大胜关长江大桥为目前世界上最大规

模的高速铁路桥梁，在结构设计、结构分析、钢梁防腐涂装、施工工艺和设备等方

面积累了丰富的经验，为今后同类型桥梁的设计打下坚实的基础。

参考文献

[1]中南大学。南京大胜关长江大桥整体静力稳定与结构体系分析研究报告[R]。长

沙：中南大学桥梁工程系，2006

[2]中国铁道科学研究院。南京大胜关长江大桥钢梁涂装和混凝土梁防护体系试验

研究[R]。北京：中国铁道科学研究院，2003