上海市黄浦江卢浦大桥主桥基础设计
一
匕
刁 勾
乞
犷
口
沙刁
户云
月
巨
、田
月
叮
丈
共子
口
、
卜
匕
夕气
牙乏
一一
一
海上市 黄 浦江 卢 大浦 主桥 桥基 础 设
计永卢成
‘
一
一一
戴一 建
‘
一国
一
一徐
俊‘
晓光
何窦 文俊
,
上
海 市 政 工 设计程究 研
院
‘
上 海市市城设设建 研计 究
院
摘
要
。
卢
大浦桥 跨为径
的
中承 式拱梁组 体 合 结 构系
。
本文 对 主 桥 基 础设 的 计作 简 了 要介绍 并 对 其中 的 关 问键,
题
进 行 探了
讨关键词
基桩
持 力
层
地基加 固
承台
拱座
概述
工概程 上况 海市黄 浦 江卢 浦 大桥 工 程 是本 市南 北高 架道 路 南 延 段 伸 的 要 重 组 部 成分 是 市 区第 四 座 跨 黄 浦 越 江
,
的 。
。桥
桥大位 黄处 江 江浦 面宽度
约,
大
桥 南 北 向一 跨 过 江 主 为桥 跨 径,
的 承中式 拱 组 梁合 系 结体构 图 。
,
矢
为
高一,
南
北 跨 边跨径 为
。
、
桥 面设
个 车 行 道 和两侧人行 道 总宽
,
计荷设为汽车
载 算荷验载 为 挂 车 一
抗
震计烈设度
为
度
。
一鸟
梦 泞
钾寸下下一带一烹 一
一
’图
卢浦大 桥主 桥总布体 图
置地
质件 卢条浦 大桥 主 桥 桥址处 为古 河 沉 道积区 缺失 上 海地 区的标 志 层⑥ 层 硬 而 沉 积 土了很 厚 的
,
⑤ 、
、⑤
、⑤
层
土
其 性土 分布变 化很均
,大
。、
要 土层情主 概述况 下
如 ,,。
⑤
一
。
一灰 绿 一灰 色 粉 砂 夹 薄 层 粘 土性 局 为 部 砂质粉 土 实 中密压缩 性 灰 黄 一 灰 色 粉砂 夹 少量 粘 性土 部局 为砂 质 粉土 实 中密 缩压 性
,
。
底层标一高
⑦
⑨
一
一
,
,
层底标
高一
。
,一
。
灰 色 粉砂质 粘土土 质不均 一 所 夹 粘 土以 水 平 薄 层 状 为主 密实 中压 缩
性 ,,
。层
底标一高
。⑨
⑨一
灰
色 细 粉 土砂质 不 均 匀以 砂 粉为 主 密实 压 缩低性
, , , ,,
。
层
底标 高一一
,一
一,
灰 含色砾 粉 细砂 土 不 质均匀 砾石 一 般 呈零星 分 布 径粒在
一
一。
密
实低缩压
。
性。
层标底
高
一
灰⑩绿 一 灰 色 质 粉粘 土 薄 夹层 砂粉局 部 为粘质 粉土 软 塑
,
,。
层
底标高 一
,一一,
浦西 主 墩一 部 分位 于 雪龙 港 中经 探勘查 明 其 洪底 标 高
, , ,
、在 、
。
。
左
右其下有 一 层淤 泥层厚 在
左 度右内含 煤 碎 石 砖 等块且 含 大 有量机 质 施 工 时 应予 以 清
除,,
199-42100C hna Aicdemica Jurona EllctroeicnP builhsig nouseH. All rigthsr seever.
dhttp:/
w/wwcn.i.netk
上
海
市
公
路
学
会
第
六
届
年会
学
术
文
集论
主
墩 基础 设 计
主 桥拱 肋 为 空间 结构 在 脚拱处 两 拱 肋中心 距
为,、
。
为 拱 使肋拱 座 承台桩 基 间 的传 力路 线 最短 使
,
。
、
、、
,
拱座 承 台 结 构受 更力 趋 理 主 合墩 基 沿础 桥轴 线分左 右 两 个独 立 基 础桩基 布 置集 中在 拱 脚附 近 范
,
围
、
主
墩
础 采基 桩用基 础
。
桩
基 持力 层 的 确定 本 为 桥特大 跨 径 中承式拱 梁 组 合 系 桥体梁 为 多次 超 静 定 结 构
,
。
,。
经算 分 计析主 墩锚 与固 的沉 墩降 主
墩,,
、水的平 位 移 上 部 结 构 对 受力的 敏感 性 较 强因 而 定 确 理合的 桩基持 力 层有 效 制控与 减 基少 的础 最 终沉 降
量差 异沉 降 量 与 水平 位移 是 桩 基 础设计 关的 键。
质 报 地 反告 映桥址 处 的地 质情 ⑦况 和层 一⑨但 ⑦ 层 土 较层 薄且 夹 有 少 量 粘性土 下 的 ⑨其一
,, ,, , ,
层 是 桥主可 以 选的 桩 基持力
层
,
⑦ 。 层土承力较载高
。,
土层不质均 匀 夹薄 粘层 性土较多 经 对桩设尖在 ⑦ 层,
、
⑨一
、
⑨
承力
载高
土层 土厚质 匀均压 缩 模量 对大控 制桩基础沉 降 有利 算分析选 ⑨ 择
,一 ,,
⑨一
层
础基 降 沉 量计
的。,
层作为 持 力 时 层 算 计沉降值 约
,
选择⑦ 层 持做力 层 时 计算 沉降值约 。
增加近
所 以 选 用⑨ 一 型桩 确 的
定
灰 粉 色 细砂 层 作为 基 桩持 力 层较 为适 宜
。对
于 桩 的 型选择 设 计 曾组对多 方种案 行进了 较比分 析
,, ,
。
最终 焦的点 集 中 对在钢 管 桩和
。
管 桩
的 比 上选,
。
从 受 角 力 度来 在 看 平水 力用作 下桩 顶弯矩 变 幅 化度较 大
的
,,
由
于桩管 定是型 品 抗 产能弯力是一 定
。
要
桩体使应 力 满要 足 只求能增 加 桩 数而 这又 不 能 充分利 用 其承载 能力
,
。
而钢
管可桩以通过 加壁增
厚,
调
整 钢 等种 手段 来 提 高 其 上段 的 抗弯 能 力 使 地 基 承 载力 与材 料 强 度 匹配
,,
从 施
工来看 钢桩施管 工 靠 可上在 海已建 几的 大跨 座桥梁 中均 成有功 应 用的 经验 成熟工 有期 保 密
, 证,
集 的大 数量 大 径管较硬 的
,
、⑤
管桩施 现 工 在 还极少 有 类 似工 程 借鉴 特 是 别 择 ⑨ 选
一,
, 作层 为持力 层 后 若要 穿过, ,
⑦
、
⑨一
层
,
管
桩还 未 有先 在 打 例 桩 程 中过 若 发生 桩 或断出 沉现 桩 困 等难情况 理难
处,,
度大 影响 工期
。
从 价造来 看选用 钢 管 桩选比
用,,
管,高桩
。 合综以 上分 析 我 们 最终 选 择 钢 管 桩 作 为卢浦 大 桥 主 墩 的基
础 桩 具钢有 材 料 度强高 价低造 基 础总 造价 比 钢管桩 质材选
,用
。
经
对过
和
两 ,种材 质的 较
,比
,
钢节省
,
耐
腐 蚀 性能 好抗 锤 能 力 强 等 击特点 因 此,
钢
。
据水 质 分 析结果 桥址 地 处 下水 钢对 结 构 有弱 腐 性蚀考 虑 管钢 基 础桩 长 使 用
期,
与
久耐性 要 求腐蚀 厚 度 取 斜桩 设 置的比较
腐
速蚀
率,
按 设计使 用 期
计年
,
钢 桩管 壁 厚为
一
。
本桥 永 久 荷 载 作用 下 拱 脚 处的水平 推力 达 脚 处的水 平 推力 很 小
。,
通 过
分批 张拉 桥面处 的 系杆预 应 力 予 以 平 衡 平 衡 拱后
,, ,
而
结 构 汽在 荷 车 载和 温 力度等 变 荷 载可 的 用 下作 拱脚 将处产 生 可 水变 平推 力 是 无 法
, , ,
。
取采 其 措 他施 予以 平 的 衡 能 只 由 主墩基 础 承受 发 生 并 水 位平移 引 起 上 部 结 构 内力 的变化
,
、
为、了 减 主小墩
基
础 的 水 平 位 移 础基 设计 时曾分 析 比较 了 对 称 布置 斜 桩 部全 采用 直 桩 在仅 岸侧布 置 斜桩 等多种 桩 基 布 置案
方
。 计由算 结 果 得 知对 称布 斜 置桩 全和部 采 直用桩 比 较 对 水 位平 移的 限 制作 用 虽有改 善 但效 果不 明显 而
,, ,
,其
桩 弯顶 矩 则 加增 较多仅 岸 侧 布在 置 斜 桩 当水 平时力 推 岸向 侧 时对 水 平 位移 的 限 制作 用 较 为 明显 但 在
,恒,
,载 垂 的 直荷载 作 用下 几乎 没 有 水 平推 力 作
因此 用 桩 基全 部 采 直用桩
,
。
,
其 ,将产 向生河侧 的水 平 位 移 这 是相 不当利 的
,, ,
。在 承
受 矩 较弯大 的 上 节 桩中 当增 加 适壁厚 灌 注
微。膨胀凝混 土 从增强而
,
桩
的 抗 弯 能力 和 抗推 刚度 减 小桩 基 的水平 变 单位 桩 承载 力 确 定的
单
桩 承 载计 算考 力 虑了桩端 闭 塞 效应和 桩侧 折 减 系 数 影 响 的 桩 的 单地 基极 承限载 力 计 值 算在
,一
之间
。
桥本浦 东 西浦侧 主 钢 管墩 桩 基础大 规 模 施 工前均 进 行了 试
桩、
。
载试静 验结 果 单桩 极限 承载为
一
一
19942-100 Cinha AacdemicJourn l aElcertnoi cuPbislinghHou s. eAllri gth sesrevedr
.thp:/t/ww.cnwikn.e
t上
,
海市
公
路
学
会
六第
一届
年会
。
学
术
论
文
集
动 报测 告推 荐 的桩单极 承 载力 限
在间
之
桩,身 料材 在轴 和 弯力 共矩同 作 下 用应的 满 足 强 度力要 求 确定 管 桩钢 的 桩单容 许 承 载 力 之在
。间
。 一
地 基数
系值
的敏感 分性析 与措施
,
根 据 地质 报告上 层 均 为土软 土 层液 指限
数
,
一
,
一
,,
属 于 流
塑 性 土粘由 公 《 路 设计规 范 》
,
一
得
出
,
‘
一,
桩水单平载承力验试推所 的得,
值
在也
至,
‘
之
间
。
考 虑
到本 基 础 距 离黄 浦江 堤 岸 较 近 且基 础最 水大平 位移 大 于
。‘
设计 计算中 最 小 试验 值
取
的于 值从
对
取不 同 的值 别分 计算 了 桩 基 的该 台承 水平位 移和桩 顶 弯矩图
,
一图
。
表
明在
值
较 小 随着
时,
‘
至增
‘
,
承水 台 平位 移明 显 小减桩 顶弯 矩 亦 有减
,小
’
翼加
闷 了
日一
八
〕）
泽（划
及
彬 御肾
、 、、、
一
一
即,
的值
叮
州侧
加
。一
力
印习
即
值
它
加
图
水
平移随
位值
的变化 曲线 ,
图
桩顶 弯矩 随
值的 化 曲线变
,
为 加 主强墩 基 对础上 结 部 构水 平力 的 抗 能抵力 并 制限主 墩 在 水平 力 作 用 下 变的位 除 在桩 内 填 混凝 土 增加 桩体刚 度外 在 主 沉 墩桩 成完 后对 主墩 础基 相的当 范进围 了 土行 体加 固,
,
。
固加 式方结 基合 础 坑 的开 基挖
护 结围构 一 并 虑考 用采 了 水泥 土搅拌 和桩旋 喷 两 桩 形 式 图
,
种
。
浦 黄 江
’
」,
们
冈
趁桩 嘴
仁
〕 」〕,
,
‘。
尸
二一团
百,
犷
一
〕下 刃
」
卜丁刃
二
七月
口
月门了 二们匕 性‘ 丫 〕「生 〕 二 ,】 , 「万「 下 〕门 〕「刀 , ,门「 「 下丁 ,飞
刁〔刃
〕二
「杏
,『
…
… ……」
,
了
里
足…吐一
亡
…名习 翻二
二,
且
里
口
口
度
打二硬 要 刃行 下「 , 尸
】片
飞
】卫
二
口气「
…
‘才
一
工
一一
而
…
亡
翻
【
〕 叠叫
匕一
一
益
二℃
净
砰台
睡 耀夔 叠
靡靡 曦
之 台
— — —
一
— 厂
兮一
,
岌
之
叫
,
睡二 靡
拜刀
口盆 别 臼
互
学
〕
之
叹 舟 爪一
,
口’
勺
甲
刀刀
互‘
捉撼 曲州
捉
州翻
黔图
署
顾
阵
硅咨 泪甜 翻勃砧遴雄砚 脚飞 欲 书门帝 耳侧「 旧 诩盯 移
侣〕叶门 阵
羁 〕
水 成沁 盆
汽 土水土麟
书摊
月
冲
翻片 崖刁用 牡
翻日币
阳日翻 陌刃闪名 翻栩臼有井林林 目
用『
翻州田 胭钊 用 不 月翻肠翻翻翻翻祝祝胭 日 祝
目 , 目
留田 嫩
带
币栩
浦
主 墩西 基 地 基础加 固 面平布 图置
雪
龙 港填 土 影 响分 析 雪龙 港的 于 位卢浦 大 桥 浦 西主墩 西 侧长 约,
,宽
为
一
深约
,
,底河沉积 了大量 淤泥质软弱 土 和
,
影 沉 响桩 工施的 障 碍 物 实 打施 桩基础和施
工。
。浦
西 主墩的 西 侧基 础大 分部 座落 雪于龙 港 详中 见 图
计 要 求先 设填 雪 回
龙 港
再,
一
一199-42100C ina hAcadeicm oJuran llectEornc PublisihnigH useo .ll Arghis rteservde
.thpt://wwwc.nik.etn
上
海
公市
路
学
会
第
六
届
年
会学
术
论
文集
,
,
弓
钾
’
・
‘砚
、
升翁尹
清
图
浦主西桥位 平墩面 图
负 阻摩 的确 定 力雪 龙港近
高的回 填 压土 缩土 层 将 引 起地面 沉 降 在桩上 表 侧 面 出将 负现 摩阻 力
, ,
,
,
。
摩 阻 力负 仅 不不能
成
,
为桩 竖基 承 载 向力 的 一部 分 反 而变成 施 加 在桩 上的 荷 载 并外增 加桩 的 沉 降导 致两侧 基 础 沉 降不 均匀 降
沉对 体整 构结受很不利
力。。
负
摩 力 阻 计的算 先首要 确 定与 性中 点 的 置 位件定确
。
中
点 性位 置根据 桩的 降
沉
与侧 土桩 沉
降相 等的
条
下按 计式算 桩的许容 载力承
〕
式 为 中性 点 以 中下桩 侧 正 摩阻 力 为桩 阻端 为 力性 点中 上以桩 侧 负摩 阻 力 采取 的措 施 保 回填确质 量 。
。。
雪一龙 河 水 抽 干 后 港 清 河 除底淤 泥 质 软弱 和土障 碍 物 层 分 填回间 隔 砂
, 土,
砂
,中
粘土 至
设计
标
高
一
。
回
填土 要求压碾 实
密
。
水 处降理 为加 速 填回土 后 基 土 地 固 的结沉 降 要 雪 求 龙 填 港 完土 成后 即 开 始 地对基 井的点 降 水 以 改 善 提高 体 物
土,
,理
学性 能力标指
。井
降水点 工作 在 沉 桩 完前
,成
,
。
增加 数桩加 大 长桩 侧 西基础 桩 数 量 比 侧 东多局部增 壁加厚西侧 基 础按 高 桩承台 计
。
算根 以 小单减桩 计算荷 载 桩 长增 加
,
,
从
而 高单 桩提 承载
,
力
。上
节 钢 管桩 适 当 加增 壁 厚 以 提高 桩的材 料 容 承 载 力 许 抵 较 大 抗的桩 身
弯
矩。
主 在墩 拱 上座 设置 沉降 测观点 进行 期 的长跟 踪观
,测
。承台与 拱 座设 计
承 台
与 拱 座 中跨是 拱 肋边 跨 肋拱 立大柱 及
,
、
、
撑
字 人 撑连的 接节点 同 时又 是 上部钢 结构 与 下 部 基础 的
,。
、
连接 节 是点 桥本边跨 三角 区 结 构 最 要 的三重个 连 接点之
,一 ,
承
台左 右 分 离 承 台 心中与 座 中拱 对心 中 应间以 横 系 梁 相连外 形 成 哑铃 状 以 增 加 其 体整性 提 高 础
基, ,
,
的 横抗向弯 性 能台与系 采梁 用 桥向 厚
,
。
同
时 平为 衡 提篮 式 所拱 产生 的横 桥 向水 平 分力 在 系 梁 及 拱 座 布 置内了 桥横 向 预应
,力,
。
承横
凝土混
。
台承 系与梁总 尺 寸
。
顺桥向
浦
东墩主
、
西 浦主墩
为 大体积 钢 筋混凝 土 结构
一
一
1 94-90201C ihn AaadcmiecJo rualn Eletcron
ic uPlibshig House.nA l lirhtg rsserevd.e
htp:t//ww.cnkiwne.t
上
海
市
公
路
,
学
第
会六
届
年
会
学
术
。
论
文
集
拱 座采 用钢 一 混 凝 土 合混 结 构 形外为 不规 则梯阶 状 棱台 体图
、、
、
上部 钢拱 座结 构拱 中板肋以 上 矩 形 分 部的 跨中边 拱跨肋 的 所 有纵向 构件 如 顶板 顶 加板劲 腹 腹 板
板
、
、
、
加
中板 等劲均 通 过 拱钢座 的 顶板 板顶 加劲 腹板 腹 加板劲 底 板 一等一 对 应 地连 接 起 确来 保 水 平分 力 的,
、、
、接直传递
通。 过钢 拱 座 内 的 填 芯混凝 土 使钢 拱肋的 垂 直分 力 有 更效均 匀 地传递 到 钢 座 拱底板 进 而 传递 混到。
、,
凝土拱座及
承台
、
。钢拱 座 衬 内 板 成形 中 空的构 造 减少 大 了体 积 混 凝土 的 水化 热作
用,
、
。
拱 肋板 以中 下 梯形部
,
分
中跨 的边跨 拱 肋 底 板 的下腹 板通 过
混凝土座上拱 在汇 一
。点、
加 强 钢板 及
、填混芯 凝土散扩作 用 端板 至再 均交地 较作 用到
、、
。
部 下 凝混 土 拱座 结 构跨中 边跨 拱 线 大 轴 立柱中 心 线 承 台中 心 线 横 桥 向 预 应 力中 心线 交,
凝混 拱 座土 与拱钢座 的 合 面结 直 于垂 拱 线轴 钢拱 座与 凝 土 混 座 拱 结 合 设 面置抗 剪焊 钉及 锚
,筋,
由于
与 混 钢凝 土材 料 强 度 相 差较 大 取采在 钢拱 内设座 分散 应 力 构 并造在 钢 座拱 端板 采 用 使结钢构 应 力 得到 扩 后散传 递 给混 凝 土结 构
起
来。。
一
厚
板
,
钢
桥顺 向的 预 力应经 混 凝土 拱 座 中跨 拱 肋把与 跨边 肋拱连 接
。
。拱 座
间 设 置预 力应混 凝土 系 梁 以 平 衡 拱横 处脚 横 的向 分力
号
一业玲桩
,
横
系 梁用 采单 多室箱截 面
跨拱 翻中
肋丝 丝劝
心
触 柱 中
线
伞
刊一
座钥
拱
一吵
、‘
立
主 柱
生
、
生
丛广遍卜仁一
气钾 啄台参
一十一厂 一
气
、未
困 遨 双土范 内 注
洲中 麟
睦座 拱 一
三二二
二丫二
讨桩
一
一
一
一一一一仁承
心合线
中
林卫瞬 上—一
乃 乃、
产
一
丁 丁下
图
一
甘
下
下,。
一
、
拱座
结构 断纵示 面 图意
固锚墩 设 计锚 墩固位 于 主 桥边 跨尾 端 主 与 引桥桥 的 分界 处离主 墩距 离 锚 墩础 基采用争
, ,
锚墩固 采 双用 式 框 架结柱 构。
。
型
管桩壁 厚
,
,,
凝混 有效土 预应力压,
在浦西 锚墩 施 工钻孔 注灌
桩
。
,前
期考 虑到 邻 近 江 南造船 厂 液氧 站安的全 因素 浦 西 将 墩 基锚础 桩 由 墩柱 预 为 应力混 凝土 结构 箱
形 截面
内 压 浆 道自 锚 在 台 中
承,。
。
桩 管改为 争。
墩 柱
内 预 应力束 采 用 钢 绞
钢绞 线在墩 柱线 凝 土混 成完 后入 穿管
,由
该于后 穿 入钢 线绞 自锚 系 统 工 程 中 在第 一 次使 为 用 验 该 检自锚 系 锚 固 的统可
靠
,性
与 指导合 理 的 施 工工 的艺 定确施 工 前 进 行 了墩横梁顶为筋钢凝混 结构
,土,
实 体 模 型锚 固试 验
,。
混 凝土箱 形 面 截外形尺 寸
、,
。
,
壁厚
。
。
墩在设顶置 个
二球
铰 动滑 座 适 支应 拱 梁 纵 位 向移的 求要,
在支 座 设 上置 了调节构
造,
。
主当
与墩锚固 墩 差异 降 沉接 允 近许值 时 可调 节 支座 高度以 消 除不 均 匀 沉
降
,
墩 。顶横 向设 限 位 构 造 限 制 尾 端 梁侧。
向移
争
动
。
锚固 墩与尾 端梁 间 另 置设四 根 竖向 保险拉 防 杆止 尾端拱 在 任 何条件 下上 翘 , ,
险保杆拉径直
材
为料
调号 钢质
。
19492-100 hiCna cAadmec JouiranlEl ectrnic Pobliuhsing Huso.eAl lirhgts esrrvede
.ht
p:t/ww/.cwkin.en
t上
海
市
公
路
学
会
第
六
届
年
会
学
术
论
文
集
论结
卢浦 大桥 世是界 最 大跨 径 拱 梁的组 合体 系 桥 梁 变 荷 载产 生 的拱 脚处 水的 平 则力由基 础承受 ,
,
。
。拱 桥
久永 荷载 产 生的拱 脚 水处 平 力 水 由平拉 索 衡 可
平
、,
,
设 计
考中 虑到 桥 址 为 软 土 基地的 质地 条件 及 浦 西 侧 部 分 基 础位
, ,
, 河 于 道的内 不 利 条件 采取 清 换 淤 土 井点降 水 内填桩 凝 土 混对基 础 周 围 土 体 加 对固 承台 底 注 浆 等加 固 加
强措施 以 控基础制水位移
,
平。
选择 合 持理 层 力使 基础绝 对沉 量 较降 小以 控制 主 墩锚 与 的墩 异差 沉 降在
并,,
,
。
。 墩 锚支 座上 设 置 调 节可支 座高 度的构 造措 施 用来 除差 异 消 沉
降拱 座采 用 钢 一 混 凝 土 混 结 构合 既 足满 了结 受构力 要 求又 便方 工施
参文考
「
献《公
路 桥 涵 设计 规范
合订 本
》
人 民 交
通,
出版
《社 」浦黄 江卢 浦 桥 大主 桥地 质勘 察报 告
《 》 黄 」 浦江卢 浦大 桥主 桥 墩钢 管 桩 试测 告报
》 上海 港 湾工 质 程量 测
检
,
心中
,
抢,
口
《桥 桩梁 基 算 与 检 测计
赵
,》
华明 人民 交 通出版
社
,
19492-01 0hinC Aacaedicm ouJnalrE lceroticn ubPlisinh goHsue.Al rlihgstreser ved.
htt
p/:/ww.wckin.en
t