1.概況
圖1 橋位地理位置
南京大勝關(guān)長江大橋位于長江下游的南京大勝關(guān)河段，到長江入海口約350km，在既有南京長江大橋上游約20km，距已建成南京三橋上游1.55km（圖1）。
兩岸防洪大堤之間寬約2.8km，橋址處常水位長江河道寬約1.6km。多年平均水位＋3.65m，歷年最高水位8.78m，歷年最低水位-0.03m。洪水期主流表面最大流速為2.28m/s；中水期主流表面最大流速為2.75 m/s。
武漢為典型季節(jié)性氣候，歷史最高氣溫43℃、最低氣溫14.2℃，多年平均氣溫15.4℃；臺風(fēng)影響集中在5～11月，江面最大風(fēng)力達(dá)7～9級； 春季風(fēng)和日麗，6月前后為梅雨季節(jié)；夏季天氣炎熱，雨水充沛集中，年最大降雨量達(dá)1266mm；秋季秋高氣爽，晝夜溫差較大；冬季天氣晴朗，寒冷干燥。
橋位區(qū)域地貌自北岸向長江水域依次為崗地、長江高漫灘，南岸地勢開闊，地形平坦。橋位區(qū)域河段順直，航槽、岸線穩(wěn)定，水文地質(zhì)條件好。設(shè)計(jì)最高通航水位為8.78m(黃海高程)，設(shè)計(jì)最低通航水位為0.22m，橋梁通航凈空高度不低于24m，通航凈空寬度、單孔單向不小于280m，單孔雙向不小于490m。主墩所在的大勝關(guān)水深流急，百年一遇洪水位為+8.65m，二十年一遇洪水位+7.99m。
橋址區(qū)屬下?lián)P子地層區(qū)，寧鎮(zhèn)—江浦地層小區(qū)。長江河道內(nèi)覆蓋層主要由粉、細(xì)、中、粗、礫砂及圓礫土層組成，厚度從38米至65米。巖面在-64.0～-57.0m間，基巖為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化泥巖，微風(fēng)化巖面高程在-58.0～-64.0m之間。地震基本烈度為7度。
南京大勝關(guān)長江大橋全長約9.27km，主橋六跨連續(xù)鋼桁梁拱橋中，主跨2×336m連拱為世界同類橋梁最大跨度(圖2)。橋上按六線布置：分別為京滬高速鐵路雙線、滬漢蓉鐵路雙線和南京地鐵雙線。其中高速鐵路的設(shè)計(jì)行車速度300km/h，設(shè)計(jì)荷載為ZK活載；滬漢蓉鐵路為I級干線，客貨共線，客運(yùn)列車設(shè)計(jì)行車速度200km/h，設(shè)計(jì)荷載為中－活載；南京地鐵行車速度80km/h，設(shè)計(jì)荷載為B型車輛活載。
圖2 南京大勝關(guān)長江大橋效果
2 主橋結(jié)構(gòu)
主橋?yàn)榱邕B續(xù)鋼桁拱橋，跨度布置為108m+192m+336m+336m+192m+108m(圖3)。拱矢高84m，矢跨比1/4，跨中拱頂處桁高12m，支點(diǎn)處桁高53m，邊跨鋼桁連續(xù)梁桁高16m，節(jié)間長12m。
圖3 橋型布置
主橋?yàn)榭臻g三桁結(jié)構(gòu)，相鄰兩片主桁間距15m，桁寬30m，四線鐵路合建于桁內(nèi)，滬漢蓉和京滬客運(yùn)專線分置于中桁上下游側(cè)，南京地鐵外掛于主桁懸臂上，橋面全寬41.6m(圖4)。
圖4 橫斷面布置
(1)主桁設(shè)計(jì)
上弦桿采用箱形截面，內(nèi)寬600～1400mm，內(nèi)高800～1400mm，板最厚52mm。下弦桿采用箱形截面，內(nèi)寬600～1400mm，內(nèi)高1200～1416mm，板最厚52mm。拱肋采用箱形帶肋截面，最大截面1400x1820mm，板最厚52mm。腹桿采用箱形和工形截面。
(2）橋面設(shè)計(jì)
鐵路橋面采用與下弦連接的正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)處設(shè)置橫梁，節(jié)間每隔3m設(shè)置一道橫肋，軌道下設(shè)置縱梁。橫梁高2m，橫肋高1.2m，縱梁高500mm，橋面板厚16mm，板下設(shè)置U肋，間距600～700mm。
(3）材料
主桁一般桿件以及橋面系構(gòu)件采用Q370qE材質(zhì)的鋼材。拱肋桿件超過40MN的受壓桿件及節(jié)點(diǎn)板采用新研制的Q420qE高強(qiáng)鋼材。聯(lián)結(jié)系桿件及輕軌縱梁、托架選用Q345qD鋼材。
(4）下部結(jié)構(gòu)
三個(gè)主墩基礎(chǔ)采用46根φ2.8m的鉆孔樁基礎(chǔ)，圓端形高樁承臺平面尺寸為34×76m，墩身為12×40m園端形空心墩，單箱雙室截面，壁厚1.5～2.0m，在順橋向中部設(shè)豎隔墻。邊墩、輔助墩均采用φ2.5m鉆孔樁基礎(chǔ)，邊墩采用雙幅矩形空心框架墩身(圖5、6)。
圖5 基礎(chǔ)示意圖
圖6 10#墩結(jié)構(gòu)（cm）
(5）施工
1)基礎(chǔ)施工`
6#、7#、8#主墩基礎(chǔ)均采用雙壁鋼圍堰+錨碇無導(dǎo)向船定位的施工方案, 其中6#墩采用雙壁鋼套箱圍堰施工，7#、8`#墩采用雙壁鋼吊箱圍堰施工，6#、8#墩圍堰分次接高，7#墩圍堰整體一次接高。雙壁鋼圍堰岸上制作，氣囊法下水、浮運(yùn)至墩位，利用錨碇系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)初、精定位，插打16根定位鋼護(hù)筒，圍堰掛樁完成體系轉(zhuǎn)換。先期進(jìn)行鉆孔樁施工，鉆孔樁完成后，圍堰接高并下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高二次掛樁，圍堰內(nèi)封底、抽水，進(jìn)行承臺、墩座施工。見圖7、8、9。
3#～5#、9#墩施工方案是先建立施工平臺，進(jìn)行鉆孔樁施工，鉆孔樁完成后，整體吊裝雙壁鋼圍堰，圍堰內(nèi)封底、抽水，進(jìn)行承臺、墩身施工。
圖7 基礎(chǔ)圍堰施工
圖8 8#鋼筋籠下放
圖9 10#墩翻模施工
2)鋼梁架設(shè)
主橋上部結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼桁系桿拱，桁寬30.0m，采用三片桁架，變節(jié)間布置，除3個(gè)主墩墩頂采用4個(gè)15m節(jié)間，其余均為12m節(jié)間。
主桁構(gòu)件材質(zhì)采用新Q420qE鋼和Q370qE鋼，橋面系采用Q370qE鋼，聯(lián)結(jié)系、輕軌采用Q345qD鋼，輔助結(jié)構(gòu)采用Q235B。主桁桿件共有1734根，主桁弦桿采用整體節(jié)點(diǎn)，最大桿件重約116t，全橋鋼梁重82308t。
由于桁拱相鄰節(jié)間存在一定的夾角，主桁軸線為折線桿件。
主橋鋼梁架設(shè)采用從兩側(cè)往跨中架設(shè)、跨中合攏的總體方案。北側(cè)從4#墩向6#墩，南側(cè)從10#墩向8#墩方向架設(shè)；6#、7#、8#主墩墩頂4個(gè)節(jié)間在墩旁托架上架設(shè)，其余節(jié)間鋼梁均為雙懸臂架設(shè)；6#、8#墩各設(shè)吊索塔架一座，7#墩設(shè)三層平索輔助架梁。鋼桁拱共設(shè)4個(gè)合攏口，南北兩側(cè)192m 邊跨各一個(gè)，兩孔336m主跨各一個(gè)； 192m邊跨合攏口設(shè)在該跨的第8節(jié)間， 336m主跨合攏口均位于跨中。全橋鋼梁合攏口均采用雙懸臂合攏，合攏順序是先兩側(cè)192m 邊跨，之后再安裝合攏兩個(gè)336m 主跨(圖10)。
4#～0#墩兩聯(lián)2x84m鋼梁在5#～6#墩192m邊跨合龍后，架梁吊機(jī)調(diào)轉(zhuǎn)回4#墩，從4#墩向0#墩方向全懸臂架設(shè)，直至完成兩聯(lián)2x84m鋼梁架設(shè)。
拱桁鋼梁懸臂安裝順序先下弦系桿，后拱下弦、上弦，最后安裝吊桿。
平弦鋼梁伸臂安裝順序先主桁桿件，待各片主桁的三角形閉合后再安裝橋面。橋面板分塊隨下弦在本節(jié)間安裝，先栓接，后焊接，焊接時(shí)先橫縫，后縱縫。
圖10 鋼梁架設(shè)合攏方案
3．主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
南京大勝關(guān)長江大橋是京滬鐵路客運(yùn)專線的控制性工程，具有“高速、大跨、重載”的工程技術(shù)特點(diǎn)，采用一系列新材料、新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新工藝等工程措施。
(1）高速：本橋設(shè)計(jì)速度300km/h，在世界高速鐵路橋梁中處于先進(jìn)水平。由于采用了結(jié)構(gòu)剛度較大的六跨連續(xù)鋼桁梁拱橋，滿足了高速列車運(yùn)營的安全性與舒適性要求。
(2）大跨：本橋主跨336m，在300km/h的設(shè)計(jì)時(shí)速條件下，為世界最大跨度的鐵路橋梁。
(3）重載：本橋承載兩線高速鐵路、兩線Ⅰ級鐵路、兩線南京地鐵共六線軌道交通荷載，為世界上設(shè)計(jì)荷載最高的高速鐵路橋梁。
(4）新材料：本橋采用了新研制的屈服強(qiáng)度達(dá)到570Mpa的新型鋼材。新材料為超低炭貝氏體鋼，含炭量低，與國內(nèi)已采用的橋梁結(jié)構(gòu)鋼相比，具有強(qiáng)度高、沖擊韌性好、可焊性及疲勞性能更好的特性。
(5）新結(jié)構(gòu)：采用三主桁結(jié)構(gòu)，多線鐵路位于同層橋面，解決了大跨度橋梁的橫向剛度難題，同時(shí)又合理處理了寬橋面橫向構(gòu)件受力問題；采用了與主桁下弦相結(jié)合的正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)，上鋪道碴軌道結(jié)構(gòu)，形成了抑振質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)阻尼大、整體性好且較為平順的軌道支承結(jié)構(gòu)，高速列車性能優(yōu)異。
(6）新設(shè)備：本橋在設(shè)計(jì)中采用了伸縮量800mm的軌道伸縮調(diào)節(jié)器和梁端伸縮裝置；17000t的大噸位球型支座；基礎(chǔ)采用了防撞設(shè)施可以消弱船舶撞擊能量能、又可保護(hù)橋梁基礎(chǔ)和通航船舶航行安全。
(7）新工藝：主橋深水基礎(chǔ)采用了無導(dǎo)向船的雙壁自浮式圍堰平臺施工方案，利用大型吊裝設(shè)備實(shí)施重型構(gòu)件安裝，采用吊索塔架輔助鋼桁拱合攏，整體橋面分塊制造、工地栓焊。
4．有關(guān)資料
橋 名：南京大勝關(guān)長江大橋
橋 型： 六跨連續(xù)鋼桁拱橋
跨 徑： 主跨2×336m
橋 址：江蘇省南京市
設(shè)計(jì)單位：中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院有限公司
施工單位：中鐵大橋局集團(tuán)有限公司
中鐵山橋集團(tuán)有限公司
中鐵寶橋股份有限公司
中鐵大橋局集團(tuán)第七工程有限公司
混凝土用量：1225000 m3
主橋用鋼量：78000t
造 價(jià)：46.4億元
預(yù)計(jì)建成日期：2009年11月
