江陰長江公路大橋

中國“九五”期間重點建設項目

江陰長江公路大橋(Jiangyin Yangtze River Bridge),簡稱“江陰大橋”,是中國江蘇省連接泰州市與無錫市的過江通道,位於長江水道之上,是中國“九五”期間重點建設項目,是中國”兩縱兩橫”公路主骨架中同江至三亞國道主幹線及北京至上海國道主幹線的跨江“咽喉”工程。

江陰長江公路大橋於1994年11月22日動工興建,並舉行開工儀式;於1999年4月21日完成合龍工程,大橋全線貫通;於1999年9月28日通車運營。

江徠陰長江公路大橋北起靖江南互通,上跨長江水道,南至江陰北互通;線路全長3071米,主橋全長1385米;橋面為雙向六車道高速公路,設計速度為100千米/小時;項目總投資36.25億元人民幣。

概況


江陰長江公路大橋
江陰長江公路大橋
江陰長江公路大橋位於中國江蘇江陰市與靖江市之間,是規劃的沿海南北主幹線跨 越長江的位置。橋型方案為中跨1386m的大跨徑懸索橋。它是中國的第一座跨經超千米的橋樑,全橋總長近3km。該橋橋面布置為高速公路標準的雙向6車道,設中央分隔帶和緊急停車帶,在主橋跨江部分的兩側各設1.5m寬的人行道。主跨橋道梁採用帶風嘴的扁鋼箱梁結構,箱高3m,總寬37.7m。一對纜索的垂跨比為1/10.5,由Φ5鍍鋅高強鋼絲組成,採用平行鋼絲束法(PWS法)架設。橋下通航凈高50m。橋塔高182.39m,為門式鋼筋混凝土結構。南塔位於南岸邊岩石地基上。北塔位於北岸外側的淺水區,採用築島施工的樁基礎。南錨台為重力式嵌岩錨碇結構。北邊孔由多跨預應力連續剛構組成。南北引橋為預應力混凝土梁橋,分別長132m和1365m。
江陰長江公路大橋是中國首座跨徑超千米的特大型鋼箱梁懸索橋樑,也是20世紀“中國第一、世界第四”大鋼箱梁懸索橋,是國家公路主骨架中同江至三亞國道主幹線以及北京至上海國道主幹線的跨江“咽喉”工程,是江蘇省境內跨越長江南北的第二座大橋。
大橋全線建設總里程為5.176公里,總投資36.25億元。大橋全長3071米,索塔高197m,兩根主纜直徑為0.870m,橋面按六車道高速公路標準設計,寬33.8米,設計行車速度為100公里/小時;橋下通航凈高為50米,可滿足5萬噸級輪船通航。大橋於1994年11月22日開工,1999年9月28日竣工通車。江澤民同志為大橋題名,並為大橋開通剪綵。

橋樑位置


江陰長江公路大橋橋位於長江三角洲地段的中部、中國江蘇省東南部,連接泰州市靖江市和無錫市江陰市;大橋北起靖江市靖江南互通,上跨長江水道,南至江陰市江陰北互通;途經該橋線路北京—上海高速公路(國家高速G2)。

建築設計


建築結構
● 整體布局
江陰長江公路大橋分別有由主橋、兩座橋塔、纜索、兩岸錨碇、引橋及各立交匝道組成;主橋路段呈西北至東南方向布置。
● 設計特點
結構特點
總體江陰長江公路大橋為雙塔雙索鋼箱梁懸索橋,主跨為帶風嘴鋼箱梁,兩邊跨為與鋼箱梁等高的預應力混凝土連續箱梁;北岸引橋由預應力混凝土簡支梁組成,南岸引橋則右山體道路和預應力混凝土高架橋組成。
主梁主梁採用扁平流線形鋼箱梁,鋼箱梁面板為正交異性板,吊索錨箱設置在風嘴外側,吊索拉力通過吊板和三塊加勁傳力板傳至腹板及橫隔板;檢修道設置在箱梁腹板尖嘴外。梁端設置輥軸豎向支座和橫向風支座。主梁兩端設置伸縮縫,橋面車行道和檢修道皆鋪設瀝青瑪蹄酯
橋塔橋塔採用鋼筋混凝土門式框架結構,由兩根塔柱及三道橫樑註冊;塔柱在縱、橫橋向分別為變寬度、等寬度,橫橋向兩注斜置。
纜索纜索系統包括主纜、吊索及索夾等組成;主纜共兩根,由平行高強度鍍鋅鋼絲索股組成,採用PPWS法施工;吊杆由平行高強鍍鋅鋼絲束股和鋼絲繩組成;索股錨頭採用套筒式熱鑄錨,索夾分為上下兩半箍主主纜,下半索夾帶有向下垂的耳板,通過銷鉸的形式與吊索箱梁。
錨碇北錨碇採用重力式深埋矩形沉井基礎方案,南錨碇選用重力嵌岩錨方案。
設計參數
江陰長江公路大橋線路全長3071米,主橋全長1385米,採用(336.5+1385+309.34)米跨徑布置。主跨橋面鋼箱梁高度3米,寬度32.5米,加上懸挑風嘴總寬36.9米。索塔高約190米,其中,北塔支承岩面的鑽孔樁群共計96根,直徑2米,南塔鑽孔樁共計24根,直徑為2.8米。主纜鋼絲直徑為5.35毫米,抗拉強度為1600兆帕,每根主纜中跨由169股、每股127根鋼絲組成,邊跨背索共計8固,中跨主纜直徑達864毫米,矢跨比為1/10.5;吊杆間距16米。 
技術標準
道路等級高速公路
設計速度100千米/小時
車道設置雙向六車道
荷載標準汽車—超20級、掛車—120;人群:3.15千牛/平方米
設計風速40.8米/秒
通航標準凈寬:≥380米,凈高:≥48米
通航水位最低:14米
通航等級五萬噸級巴拿馬散裝貨船
抗震等級基本烈度為6級,按7級設防

設備設施


燈光照明
江陰長江公路大橋在橋面裝設有數個長桿路燈,並在纜索、索塔等處裝設夜間景觀燈,方便夜間來往車輛。
電子感應
截至2018年12月,江陰長江公路大橋設有電子感應的龍門架,並更換內置感測技術新卡,方便車輛過往兩地。

運營情況


票價票制
2020年1月1日,江蘇省取消省界收費站,並實施新公路車輛通行費標準,江陰長江公路大橋收費標準如下:
車類核載人數收費標準(元/車·)
一類車≤925
二類車10至1935
三類車20至3960
四類車≥40
通行事項
1、江陰長江公路大橋禁止行人、非機動車、摩托車、拖拉機、殘疾人專用車、履帶車、農用車、輪式專用機械、全掛列車、懸掛試車號牌和教練車號牌的車輛,以及設計速度低於70千米/小時的機動車上大橋通行。
2、如遇惡劣天氣情況,江陰長江公路大橋將實施交通管制,限制或禁止車輛通行。 
交通流量
截至2018年12月,江陰長江公路大橋日通行車輛8.1萬車次,最高可達13.9萬車次。

建設成果


技術難題

江陰長江公路大橋的新技術應用與科技創新為:
1、北錨碇基礎設計採用了(51×69×58)米的整體式大沉井,並將沉井置於軟弱土層上;根據北錨變位對全橋行為機理的影響的分析,提出了錨碇水平位移和沉降的變位限值以及控制變位的措施。
2、北錨超大沉井下沉中,採用了排水下沉和不排水下沉,特別是不排水下沉中採用了高壓水沖結合潛水鑽破土、真空吸泥相配合的方法提高了工效,後期採用空氣幕助沉及糾偏,保證了沉井順利下沉和準確就位:主纜施工,在國內首次採用往複循環交替牽引系統,並採用基準絲股調索,加設魚雷夾具控制扭轉,保證了主纜施工進度和架設質量;梁段組裝和預拱匹配在同一生產線上一次完成是江陰大橋首創的新工藝,不僅減少了梁段之間介面調整工作量,還大大縮短了生產周期。
3、在江陰長江公路大橋建設前期和施工過程中,共組織了37項科研工作,其中多個項目經江蘇省科技廳組織科技成果鑒定,達到了當時中國國內領先、國際先進水平:
①緊密結合橋位環境和橋樑結構特點,採用試驗和理論分析相結合的多種研究方法和手段,解決了江陰大橋在施工和運營狀態的抗風、抗震安全問題;在國際上,首次在主梁斷面空氣動力學優化選型中提出了顫振與拌振相結合的選型方法、顫振導數識別技術的最小二乘時域識別法:在抗震分析中考慮了多點激振,採用動態時程分析法等。並對橋樑抗風、抗震相關規範的編製積累了成功的經驗。
②以複雜軟弱地基大跨徑懸索橋錨碇基礎為研究對象,在對錨碇、沉井基礎及地基土的組成結構、施工過程和受力特點進行分析的基礎上,通過試驗、現場監測、數值反演分析與計算,研究了錨碇與沉井基礎在不同施工階段及運營階段的受力及變形規律與安全穩定性,解決了特大沉井基礎的施工難題。
③通過特大跨徑懸索橋施工控制研究,建立了一套科學、有效的懸索橋施工與控制技術,為中國今後同類橋樑工程建設積累了成功經驗。
④通過大橋交通工程收費系統、監控系統、結構監測系統等的研究,解決了大橋聯網收費、交通安全控制管理問題,提高了大橋的管理水平;該項目成果已被南京八卦洲長江大橋、海滄大橋、潤揚長江公路大橋等多座大跨徑橋樑工程廣泛應用,取得了良好效益,並將為今後的特大跨徑橋樑建設提供成功經驗。 

榮譽表彰

項目名稱所獲獎項
江陰長江公路大橋2000年度英國建築協會優質工程
2001年江蘇省“揚子杯”優質工程獎
2001年江蘇省科技進步獎一等獎
2002年第十六屆尤金·費格金獎
2002年度中國建設工程魯班獎(國家優質工程)
2003年度第三屆中國土木工程詹天佑獎獲獎工程

文化特色


特種郵票
2000年3月26日,為反映中國橋樑建設事業所取得的成就,中國郵政集團有限公司發行《長江公路大橋》特種郵票一套四枚,其中第四枚再現了江陰長江公路大橋的雄姿。

價值意義


江陰長江公路大橋是中國第一座跨度超千米的特大橋,設計合理,管理科學,工程質量優良,代表中國20世紀90年代造橋最高水平,將作為本世紀我國橋樑工程建設新的里程碑,躋身世界橋樑前列。

建設歷程


施工難度

縱使國外已有建造懸索橋的成功範例,但由於江陰、靖江當地獨特的地質、水文、氣候條件,也不能完全照搬國外的經驗。建橋過程中還是有不少技術上的難度,簡述如下:

北錨沉井

大橋的南北兩個錨錠要一起“拉住”大橋主纜,主纜拉力為 6.4萬噸,而北錨錠處在沖積平原上,地下沉井平面尺寸為69米長、51米寬,面積足有10個籃球場大,下沉要穿過4層不同土質,稍有不慎很有可能造成歪斜、扭轉等嚴重問題,其下沉過程長達20個月。

主纜架設

主纜是江陰大橋的主要承重構件,“吊”起總重達18,000噸的鋼橋面和5,000噸瀝青路面,還有行車活載,江陰大橋共兩根主纜,共重8,400噸,由169根索股組成,每股重50噸。主纜架設採用預製平行束股設法(PPWS),要把50噸重2,200米長的一根根索股在空中進行架設,從牽引、張拉、成形到調索,每一個環節都有很多不可預見的技術難度,而且屬於高空作業,天氣的影響很大,其架設難度在國內絕無僅有。

橋面鋪設

在鋼箱梁橋面上鋪設厚度為5厘米的瀝青混凝土,由於鋼箱梁導熱性強,夏天溫度很高,冬天很低,瀝青的特性很難兩面兼顧。而江陰的氣溫條件較西方國家差,幅值為-15℃至70℃,在沒有先例可循的情況下,經一年多的研究與試驗,終於找出能滿足江陰大橋特定要求的方案,解決了這個世界難題。
重要意義江陰長江公路大橋也是世界十大名橋的之一,跨度名列第四。江陰長江公路大橋是江蘇交通系統修建的中國第一座跨徑超過千米的特大型懸索橋,在當時已建橋樑中居中國第一、世界第四,代表中國造橋最高水平,是20世紀中國橋樑工程建設史上新的里程碑,躋身世界橋樑前列。江陰長江公路大橋在工程技術上突破了如大溫差的鋼箱梁路面鋪設、北錨沉井等很多世界級難題,一些技術為隨後建成的長江二橋、三橋、潤揚大橋、蘇通大橋等世界級橋樑提供了很好的經驗。
1994年11月22日,江陰長江公路大橋動工興建,並舉行開工儀式。 
1995年8月30日,江陰長江公路大橋A標工程施工技術研討會召開舉行。
1996年1月18日,江陰長江公路大橋進行大橋南塔及南錨體工程;7月29日,江陰長江公路大橋完成鑽孔樁的施工工作。 
1997年5月22日,江江陰長江公路大橋完成沉井下沉到位工作;6月5日,江陰長江公路大橋完成沉井封頂混凝土澆築工作;7月25日,江陰長江公路大橋完成塔柱混凝土澆築工作;8月13日,江陰長江公路大橋完成橋塔上橫樑的混凝土澆築;10月22日,江陰長江公路大橋完成沉井封底加固及回填;8月23日,江陰長江公路大橋完成南主塔封頂工程;
1998年2月25日,江陰長江公路大橋進行主纜架設工程,並舉行架設儀式;3月14日,江陰長江公路大橋完成北錨工程建設。 
1999年2月9日,江陰長江公路大橋完成首段橋面鋼箱梁吊裝到位工作;4月21日,江陰長江公路大橋完成合龍工程,大橋全線貫通;9月14日,江陰長江公路大橋通過交工驗收工作;9月28日,江陰長江公路大橋通車運營。 
2018年12月19日,江陰長江公路大橋進行收費站拆除工作。

管理維護


工作原則:科學養護、管養並舉
養護方針:安全、暢通
1、建立並不斷完善與之相適應的橋樑養護手冊
2、注重“四新”技術的應用治,全面提升橋樑技術狀況水平
3、開展一些有前瞻性的課題研究技創新和成果運用
4、推進橋樑的信息化建設,
5、注重養護隊伍的培養,不斷提高養護水平

專家點評


建大跨徑懸索橋為哪般
江陰長江公路大橋為鋼懸索橋,跨徑達1385米,為同類橋樑中國第一、世界第四。江陰大橋建設指揮部副總指揮周世忠說,1385米並不是一種刻意安排,而是一種科學決策。江陰長江公路大橋現有的西山橋位江面只有1.4公里,在這裡建橋是最經濟的。當時也曾考慮過建隧道。由於江陰西山江面非常窄,水勢湍急,對於行船、行洪來說江中間最好不要有水中墩台。長江江陰段河床地質斷面形狀不是很穩定,建隧道造價太高,今後的維護費用也高,所以還是決定採取建橋方案。在斜拉橋和懸索橋之間也進行了反覆論證,原來的斜拉橋方案是600米跨徑,這種橋型有一座主塔必定要建在江中,過渡孔還有四到五個橋墩,影響河勢在所難免。在已經初步決定建懸索橋時還有三種跨徑,1000米、1200米和1385米,由於前兩種跨徑還是不能解決水中墩台問題,最終選擇了1385米的跨徑,現在江陰橋的南塔坐落在西山山坡下,北塔坐落在北岸邊水深只有1米的淺灘上。
能抗每秒49米的風速地震7級設防
同濟大學教授林志興說,江陰大橋跨徑有1300多米,是一座柔性橋樑,也就是遇到大風,橋就容易震動。1940年,跨徑為840多米的美國塔克瑪大橋建成后3個月在一場八級風(每秒19米)中產生共振,如麻花般地被扭成一堆廢墟。所以我們在技術上採用了穩定性較好的箱型梁,並把箱梁的斷面作成中間厚、兩端薄的“風嘴型”,這種近似於流線型的箱梁減小空氣阻力,同時在箱梁的兩旁設置了導流板。江陰有記載以來的最高地面風速為每秒18米,折算到空中橋面的風速也就28米,而在同濟風洞實驗室按1/135的比例做了一個江陰橋模型,並模擬了當地的地形條件,在風洞實驗室江陰橋所承受的極限風速達到了每秒49米(相當於15級)。周世忠說,特大跨徑橋樑地震荷載也是一個重要考慮的方面。不僅要考慮到水平、縱向的震動還要考慮兩個橋塔不同方向的震動,江陰西山橋址離地質斷裂帶比較遠,發生7級以上地震的幾率非常小,江陰大橋通過大量的計算與分析仍按7級設防。
超薄的橋面面層
東南大學教授鄧學均說,江陰大橋的路面厚度每增加一厘米,整個大橋就要增加1000噸重量,為了減少厚度以減輕橋樑自重,江陰橋的橋面面層設計荷載為5000噸,所以路面的鋪裝只能有5厘米。但鋪裝層一薄,低溫不開裂和高溫不變形等難題就隨之而來。我們採用了化學成分穩定、凝聚力好多巴哥天然湖瀝青,又用先進澆注法攤鋪,這樣保證了橋面冬天不易開裂,夏天不易變形。同時,為使路面具有相當的摩擦力,以保證車輛在高速行駛時可以安全剎車。於是在瀝青層上又灑了一層高強度的火熔岩,既增加了路面摩擦力又加強了路面吸收震動的能力,路面看上去比省內的高速公路粗糲,但車輛開起來感覺柔和。