1．概況
南京長江二橋位于南京長江大橋下游11Km，橋址處長江被八卦洲分隔成南北汊。南汊主航道主橋?yàn)樾崩瓨?(圖1) ，北汊副航道主橋?yàn)镻C連續(xù)梁橋，其間由穿過八卦洲長5.6km引道連接，全長12.52km。
圖1 南汊橋全景
南汊橋位處江面寬1200m，水深18～36m，設(shè)計(jì)流速2.97m/s，設(shè)計(jì)流量95300m3/s，最大沖刷深度24.08m。覆蓋層28～38m，基巖為砂礫軟巖。北汊橋位處江面寬1000m，水深13.15m，設(shè)計(jì)流量22000m3/s，最大沖刷深度18.6m,覆蓋層28～38m,為游泥質(zhì)亞粘土、亞砂土和細(xì)砂，基巖為泥巖及粉砂巖。南京年平均氣溫15.3℃，平均降雨量1031.3mm，夏季受臺(tái)風(fēng)影響。
南京長江二橋?yàn)榱嚨栏咚俟窐?biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度100km/h；橋位區(qū)20m高處百年一遇10min平均最大風(fēng)速32.6m/s；船舶撞擊荷載：南汊橋順?biāo)鞣较?7000kN，橫水流方向13500kN；北汊橋順?biāo)较?0000kN，橫水流方向10000kN；地震基本烈度7度；通航凈空：南汊橋凈高24m，凈寬不小于380m；北汊橋凈高18m，凈寬不小于125m。
2.南汊橋
(1)主橋結(jié)構(gòu)
南汊橋全長2938m，主橋?yàn)殡p塔雙索面連續(xù)鋼箱梁斜拉橋，橋跨布置為58.5+246.5+628+246.5+58.5=1238m (圖2)，采用半飄浮體系，兩邊跨各設(shè)一輔助墩。為克服過渡墩和輔助墩負(fù)反力，在輔助跨壓重1500t，壓重沿橋縱向呈梯形分布。
圖2 橋型布置圖（單位：cm）
1）索塔基礎(chǔ)
采用雙壁鋼圍堰、承臺(tái)和鉆孔樁組成的大型深水復(fù)合基礎(chǔ)（圖3、圖4）。鋼圍堰直徑36m，壁厚1.5m，高65.5m，內(nèi)設(shè)21根直徑3.0m鉆孔樁，平均樁長83～102m，封底混凝土厚8m，承臺(tái)厚6m。南、北索塔基礎(chǔ)封底和承臺(tái)共澆筑混凝土24000m3。船舶撞擊力由鋼圍堰來承受，鉆孔樁僅承受軸向荷載和很小的剪力。
圖3 索塔基礎(chǔ)(單位：cm)
圖4 基礎(chǔ)施工
2）索塔
為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用上塔柱平行分離的倒Y形結(jié)構(gòu)（圖5），高195.41m，通過三道橫梁將兩塔柱連為一體。橋面以上塔的高跨比0.23。下塔柱斷面由12.0×7.0m向上漸變至7.5×4.5m，中、上塔柱7.5×4.5m。下塔柱在最高通航水位以下為單箱六室斷面，以上為單箱單室斷面，壁厚1.0m；中、上塔柱為單箱單室斷面，短邊壁厚1.0～1.2m，長邊壁厚0.7～0.8m。南、北索塔共澆注混凝土23000 m3。 塔的斜拉索錨固區(qū)采用環(huán)向預(yù)應(yīng)力，進(jìn)行了1：1的足尺節(jié)段模型試驗(yàn)驗(yàn)證。塔柱采用爬升模板逐段連續(xù)施工，每段高4.5m。下塔柱施工時(shí)加設(shè)了水平拉桿，中塔柱設(shè)置了4道水平橫撐（圖6）。索塔采用環(huán)向預(yù)應(yīng)力，孔道采用真空輔助壓漿工藝。南、北索塔間距628m誤差<3mm，傾斜度分別為1/6000和1/9000，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求。
圖5 索 塔(單位：cm)
圖6 索塔中塔柱施工
3）主梁
圖7 鋼箱梁(單位：mm)
主梁采用高3.5m，寬38.2m的全焊扁平鋼箱梁（圖7）。采用16Mnq，全橋用鋼23000 t。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長15m（輔助跨12m）。全橋共93個(gè)梁段，最大塊件吊重274t。鋼箱梁板件尺寸，頂板厚14～20mm，下斜腹板和底板厚12～16mm，上斜腹板厚30mm。箱梁每隔3750mm設(shè)一道橫隔板，板厚10mm（局部部位加厚）；橫向設(shè)兩道縱隔板，間距15200mm，主要是考慮剪力滯效應(yīng)以及懸臂架設(shè)過程中提高橫向剛度。頂?shù)装逵肬 型肋加勁，為避免仰焊、保證質(zhì)量，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，將U 型肋采用高強(qiáng)度螺栓連接。箱梁進(jìn)行節(jié)段模型和全橋模型的風(fēng)洞試驗(yàn)，最長單懸臂施工狀態(tài)顫振臨界風(fēng)速大于110m/s；成橋狀態(tài)大于120m/s，滿足抗風(fēng)穩(wěn)定性要求。斜拉索錨固于鋼箱梁腹板外側(cè)的錨箱上（圖8），對(duì)錨箱進(jìn)行了1：1足尺模型試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)。
圖8 錨箱
鋼箱梁制造瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平，成功采用了板件無余量切割下料技術(shù)、板單元無馬組裝技術(shù)、板單元及變形組焊技術(shù)等新工藝、新技術(shù)，創(chuàng)造了國內(nèi)鋼箱梁制造的新水平。
4）斜拉索
每一扇面由20對(duì)斜拉索組成，共160根，其中最大拉索鋼絲根數(shù)265絲（Φ7），長330m，重30t，全橋共用高強(qiáng)鍍鋅鋼絲2100t。拉索外裹高密度PE防腐材料，其上采用螺旋線，連同塔上設(shè)高分子粘滯阻尼橡膠圈和梁上設(shè)液壓阻尼器，有效地抑制了拉索風(fēng)雨振。
5）主梁架設(shè)和施工控制
為保證施工過程中抗風(fēng)安全，在邊跨距索塔160m處設(shè)置臨時(shí)墩。索塔下橫梁無索區(qū)和邊跨梁段采用350t大型浮吊吊裝，邊跨在長84m落地支架拼裝（圖9），用軌道導(dǎo)向牽引就位,頂推合龍。標(biāo)準(zhǔn)梁段采用VSL液壓提升系統(tǒng)橋面懸拼吊機(jī)吊裝（圖10）。邊跨采用頂推合龍、中跨合龍采用降溫進(jìn)行（圖11），合龍的體系轉(zhuǎn)換，采用活動(dòng)壓重。
圖9 在排架上吊裝鋼箱梁
圖10 吊機(jī)吊裝鋼箱梁
在架設(shè)安裝中，采用一次張拉到位，不進(jìn)行索力調(diào)整。斜拉索張拉力與主梁標(biāo)高雙控。最終合龍時(shí)線形平順，軸線誤差1mm，梁體應(yīng)力與設(shè)計(jì)值良好吻合。
?。?）主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
1）索塔基礎(chǔ)采用大型鋼圍堰和鉆孔樁復(fù)合基礎(chǔ)，大大減少樁數(shù)和鋼圍堰直徑。
2）采用上塔柱平行分離的倒Y 形塔、無支架爬模技術(shù)、水平主動(dòng)撐技術(shù)、大噸位環(huán)向預(yù)應(yīng)力技術(shù)、PE波紋管真空輔助壓漿等多項(xiàng)新技術(shù)，將我國高索塔的設(shè)計(jì)和施工水平上升到一個(gè)新臺(tái)階。
3）在我國斜拉橋上首次采用全焊接扁平鋼箱梁，正交異性橋面板工地栓焊連接、斜腹板鋼材抗層狀撕裂評(píng)定及拉索與鋼箱梁采用鋼錨箱連接等關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)，推動(dòng)鋼箱梁斜拉橋的技術(shù)進(jìn)步。
4）施工控制中首次提出結(jié)合主梁標(biāo)高、軸線，索塔偏位、結(jié)構(gòu)內(nèi)力、焊接條件等多元目標(biāo)，引入斜拉索無應(yīng)力索長及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論，對(duì)大跨徑斜拉橋?qū)崟r(shí)控制，線形平順、內(nèi)力合理，避免多次調(diào)索，縮短施工期限。
5）采用阻尼器與螺旋線組合，確保有效抑制拉索的風(fēng)雨振。
6）通過平硐試驗(yàn)?zāi)M出深水基礎(chǔ)的樁壁摩阻力，縮短樁長，填補(bǔ)了規(guī)范空白。
7）首次采用鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術(shù)（厚50mm），經(jīng)大交通量及高溫考驗(yàn)，性能穩(wěn)定，使用良好。
南汊橋獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國家優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)金質(zhì)獎(jiǎng)、國家優(yōu)質(zhì)工程金質(zhì)獎(jiǎng)、 中國建筑工程魯班獎(jiǎng)、詹天佑土木工程大獎(jiǎng)。
?。?）有關(guān)資料
橋 名：南京長江二橋南汊橋
橋 型：雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋
路 徑：628m
橋 址：南京市
設(shè)計(jì)單位：中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司
施工單位：湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司、中鐵寶橋股份有限公司、
上海浦江纜索股份有限公司
混凝土用量：163000m3（主橋）
鋼材用量：48600t（主橋）
造 價(jià)：16.83億元（主橋）
建成日期：2001年3月
3．北汊橋
?。?）主橋結(jié)構(gòu)
北汊橋全長2172m，主橋采用90＋3×165＋90=675m，預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋（圖12、圖13）。
圖12 北汊橋全景
圖13 橋型布置（單位：cm）
1）主墩及基礎(chǔ)
主墩采用空心薄壁墩，橫橋向長7.5m，順橋向?qū)?.0m，考慮到橋墩的防船舶撞擊能力，壁厚采用1.2m，同時(shí)加大鋼筋保護(hù)層厚度，并布置一層15×15cm的金屬擴(kuò)張網(wǎng)。采用高樁承臺(tái)，兩幅橋的承臺(tái)做成整體式，承臺(tái)厚3.5m，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，每幅橋每墩布置9根直徑2.5m的嵌巖樁（圖14）。
圖14 主墩一般構(gòu)造（單位：cm）
2）主梁結(jié)構(gòu)
箱梁根部梁高8.8m，跨中梁高3.0m，頂板寬15.42m，按二次拋物線變化，底板寬7.5m（圖15）。上部結(jié)構(gòu)采用掛籃懸臂澆注施工（圖16），全橋共有8個(gè)懸澆“T”構(gòu)，每個(gè)“T”構(gòu)分23對(duì)懸澆梁段，分段長度為5×2.5＋5×3.0＋5×3.5＋8×4.0m。中跨、次中跨合攏段3.0m長，邊跨合攏段2.0m。邊跨設(shè)有6.72m的直線現(xiàn)澆段，在支架上澆注。邊跨、中跨、次中跨合攏段采用吊架平衡澆注法施工。懸臂澆筑梁段最大重量為156.2噸，掛藍(lán)自重按80噸考慮。
0號(hào)塊距墩中心3.0m范圍內(nèi)箱梁頂、底板厚度分別為0.40m和1.40m，腹板厚度0.90m，在0號(hào)塊中心底板處設(shè)高度1.50m的矮橫梁；距0號(hào)塊中心3.0m處至跨中箱梁頂板厚0.28m，底板厚度從1.10m至0.30m按二次拋物線變化，腹板厚13號(hào)塊件以前0.70m，14號(hào)塊件以后0.40m，13、14號(hào)塊件范圍內(nèi)由0.70m按直線變化到0.40m。上部結(jié)構(gòu)的合攏順序?yàn)橄群蠑n邊跨，再合攏次中跨，最后合攏中跨，形成最終的五跨連續(xù)梁體系。
圖15 主梁典型斷面（單位：cm）
圖16 主梁懸臂澆注施工
?。?）主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
1）采用先進(jìn)的技術(shù)和工藝，進(jìn)行大量的專題試驗(yàn)研究，如動(dòng)床沖刷試驗(yàn)、船舶撞擊力及防撞試驗(yàn)研究、大噸位抗震型盆式橡膠支座的試驗(yàn)研究、施工控制的研究等，從各個(gè)方面提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。
2）采用大噸位預(yù)應(yīng)力體系，縱向預(yù)應(yīng)力張拉噸位高達(dá)5371.KN。有效地減小了截面尺寸、減小了上部結(jié)構(gòu)的自重，便于預(yù)應(yīng)力鋼束的布置。
3）采用了大噸位（65000KN）抗震型盆式橡膠支座。進(jìn)行了專題研制研究工作。在國內(nèi)首次采用黃銅緊箍圈代替鋼制緊箍圈，并按歐洲標(biāo)準(zhǔn)Pren1377進(jìn)行了抗壓試驗(yàn)、轉(zhuǎn)動(dòng)磨耗試驗(yàn)、動(dòng)力性能試驗(yàn)等。解決了大跨徑連續(xù)梁支座選型、布置、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、試驗(yàn)、制作、安裝、檢測、養(yǎng)護(hù)等一套關(guān)鍵技術(shù)問題，達(dá)到國際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
4）橋面鋪裝采用SMA瀝青瑪蹄脂材料，進(jìn)一步提高橋面的表面粗糙度、抗滑排水能力、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性以及耐久性。
5）大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工控制研究，結(jié)合應(yīng)力監(jiān)控和溫度監(jiān)測給出了線形控制的方法和控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了線形順暢、內(nèi)力合理、合龍精度高、縮短工期的目標(biāo)。并根據(jù)溫度觀測結(jié)果，提出了建議的溫度梯度曲線。在國內(nèi)首次進(jìn)行了混凝土箱梁水化熱溫度規(guī)律的觀測和分析，提出了施工對(duì)策，為同類橋梁的施工控制提供了技術(shù)資料和有益經(jīng)驗(yàn)。
北汊橋獲國家優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)銀質(zhì)獎(jiǎng)、中國建筑工程魯班獎(jiǎng)、詹天佑土木工程大獎(jiǎng)等。
?。?）有關(guān)資料
橋 名：南京長江二橋北汊橋
橋 型：五跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋
跨 徑： 165m
橋 址：南京市
設(shè)計(jì)單位：中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司
施工單位：山東省交通工程總公司、中鐵第十九工程局
混凝土用量：130267m3（主橋）
鋼材用量：11927t（普通鋼筋）（主橋）
3796t（預(yù)應(yīng)力鋼材）（主橋）
造 價(jià)：3.2億元（主橋）
建成日期：2001年3月
