《1 前言》

1 前言

苏通大桥位于江苏省东南部长江南通河段，连接苏州、南通两市，是交通部规划的沈阳至海口沿海高速公路跨越长江的重要通道，也是江苏省公路主骨架的重要组成部分。苏通大桥由跨江大桥和南、北接线三部分组成。苏通大桥前期工作始于 20 世纪 90 年代初，根据国家基本建设程序，围绕项目审批和工程方案决策，先后完成了项目建议书、预可行性研究报告、工程可行性研究报告、初步设计文件等编制和报审工作，组织开展了 50 多项有关基础资料和桥梁关键技术专题研究工作，于 2001 年 6 月正式立项，2002 年 11 月通过工程可行性研究审批，2003 年 3 月交通部批复初步设计。笔者围绕苏通大桥工程方案论证决策过程，重点介绍苏通大桥桥位论证、跨江大桥主桥工程方案研究与比选论证、主要科研专题研究等前期工作概况。

《2 桥位论证》

2 桥位论证

桥位论证是苏通大桥工程可行性研究的重要课题之一。苏通大桥依据桥位区域选择、桥位拟定和筛选、桥位比选的基本原则，根据国家和江苏省区域规划，重点考虑与城市、路网、港口建设与规划、其他拟建项目的协调，以建设条件和桥梁关键技术专题研究为依托，共分 5 个步骤完成桥位论证。经对中、东线桥位方案进行深入比选研究，确定东线桥位———徐六泾桥位为苏通大桥实施桥位。苏通大桥桥位论证概况见表 1 。

《表1》

表1 苏通大桥桥位论证概况

Table1 Outline of Sutong Bridge site comparation

* 距已建成的江阴大桥东线方案 82 km 、中线方案 66 km 、西线方案 52 km

《3 跨江大桥主桥工程方案研究与比选》

3 跨江大桥主桥工程方案研究与比选

《3.1 主桥桥型方案研究与比选》

3.1 主桥桥型方案研究与比选

3.1.1 桥型方案构思[1]

苏通大桥在建设条件方面具有气象条件差、水文条件复杂、基岩埋藏深、通航标准高等 4 大特点，其中通航要求即对主跨跨径的要求是控制苏通大桥主桥桥型方案的重要因素，而通航净空宽度、主墩绕流作用、结构要求、技术经济的合理性是控制主跨跨径的主要因素。经分析，主跨跨径考虑通航净宽要求不小于 891 m 、主塔基础及防撞设施尺寸约 90 m 、主塔基础侧面水流的绕流区影响范围约 100 m，主跨跨径要求不小于 891 + 90 + 100 = 1 081 m；另外结合斜拉桥主、边跨合理比值，斜拉索布置及钢梁构造等结构设计特点，主航道可能摆动等因素，工可阶段确定斜拉桥主跨跨径为 1 088 m 。

针对上述主跨跨径要求和桥梁功能要求，考虑建设条件特点，结合目前国内外桥梁建设的实际水平，苏通大桥工可阶段专门进行了桥梁关键技术的研究，重点对满足苏通大桥要求的斜拉桥、悬索桥和斜拉－悬索协作体系方案进行了比较研究。经研究，主跨 1 088 m 的双塔钢箱梁斜拉桥方案为工可推荐方案，主跨 650 m 的三塔斜拉桥方案和主跨 1 510 m 的双塔三跨悬索桥方案为比选方案，主跨 1 510 m 的斜拉－悬索协作体系方案在技术上虽可行，但目前国内外跨径超过 500 m 以上尚无工程实例，其受力较复杂，可借鉴的设计与施工经验少，技术不成熟，拟舍弃。因此，能够满足苏通大桥建设条件要求的桥型方案只有大跨径斜拉桥和悬索桥两种。

初步设计以工可桥梁关键技术研究成果为基础，对主跨 1 088 m 双塔斜拉桥、主跨 1 510 m 悬索桥和主跨 2 010 m 悬索桥桥型方案进行了研究，并重点对桥梁总体布置、结构方案进行研究和计算分析，构思了 3 种主桥桥型方案以及具体的研究与比选情况，方案如表 2 所示。

《表2》

表2 初步设计主桥桥型方案研究与比选

Table2 Blue print comparation of main bridge in primary design stage

3.1.2 1 088 m 斜拉桥方案研究与比选[2]

斜拉桥方案按主梁型式可分为钢桁梁式、钢箱梁式、混合梁式和叠合梁式。由于钢桁架梁，在不考虑双层桥面通车的条件下，与其他型式的梁相比缺点较多。因此，苏通大桥初步设计阶段对 1 088 m 斜拉桥方案根据通航、结构受力和景观要求，仅对钢箱梁斜拉桥方案（七跨连续和五跨连续）、混合梁斜拉桥方案（七跨连续和五跨连续）和部分叠合梁斜拉桥方案（七跨连续），从通航要求、技术经济合理性、水文、地质条件、景观协调等方面进行了分析和比较。

钢箱梁斜拉桥方案，对七跨连续方案（ 100 + 100 + 300 + 1 088 + 300 + 100 + 100）m 和五跨连续方案（157 + 312 + 1 088 + 312 + 157 ）m 进行了分析和比选，经比较，虽然七跨方案比五跨方案总造价稍高，但其结构受力合理，视觉效果好。因此，从总体布置分析，钢箱梁方案宜采用七跨连续的方案。

混合梁斜拉桥方案初步设计对五跨连续和七跨连续进行了分析和比选。五跨连续方案的边跨 120 m 梁段采用混凝土结构，并设置一个辅助墩，能够很好地平衡主跨荷载，提高结构刚度，克服支承处的负反力；而七跨连续方案 200 m 边跨混凝土梁远远重于中跨，导致边跨、中跨梁重严重不平衡，受力不合理。因此，混合梁斜拉桥方案采用五跨斜拉桥为宜，跨径布置（110 + 300 + 1088 + 300 + 110）m 。

部分叠合梁方案就是考虑边跨压重需要，将钢箱梁斜拉桥的辅助跨用混凝土桥面板代替正交异性钢桥面板，其他部分仍采用钢箱梁，预制混凝土桥面板与钢梁通过剪力钉连接，跨径布置与七跨连续钢箱梁相同。由于部分叠合梁在受力关键部位出现钢混结合段连接与传力，其受力复杂，构造处理困难，类似桥梁国内外尚无工程实例。因此，项目不宜采用部分叠合梁方案。

经综合比选，选择七跨连续钢箱梁斜拉桥方案和五跨连续混合梁斜拉桥方案作为初步设计和深入研究的比选方案，两个方案研究与比选综合情况见表 3 。

《表3》

表3 七跨连续钢箱梁斜拉桥方案和五跨连续混合梁斜拉桥方案综合比选

Table3 Comparation of seven spans steel box beam and five spans combined beam cable stayed bridge

由结构计算分析和表 3 综合比较可知，五跨连续混合梁方案混凝土梁段处于较高的应力和较大的应力幅状态，且施工困难，不如七跨连续全钢箱梁斜拉桥方案安全、可靠。因此，从受力性能、施工风险及耐久性考虑，确定主桥采用七跨连续钢箱梁斜拉桥方案。

《3.2 主桥结构方案研究与比选》

3.2 主桥结构方案研究与比选

主桥结构方案研究与比选是苏通大桥初步设计和技术设计重点。初步设计对主桥主跨 1 088 m 双塔钢箱梁斜拉桥结构体系、主梁、索塔、斜拉索、基础与防撞的结构方案进行了研究和比选，技术设计又对主桥结构体系、防撞方案等进行了深入研究与比选，选择了安全、经济、合理、技术先进的主桥结构方案为苏通大桥实施方案。

3.2.1 主桥结构体系研究与比选

苏通大桥初步设计在对世界上多座大跨径斜拉桥的结构体系调研的基础上，结合苏通大桥具体建设条件，对苏通大桥可能适用的纵向全漂浮、纵向设阻尼或弹性约束的半漂浮、塔梁固接、索塔处设竖向支座 4 种结构体系进行了分析比较，推荐苏通大桥采用纵向设阻尼或弹性约束的半漂浮体系。技术设计以初步设计为基础，进一步对主桥横向全漂浮、阻尼约束、主从约束等方案进行研究，最终确定苏通大桥主桥结构体系为纵向设阻尼限位约束的半漂浮体系；横向采用主从约束体系。

3.2.2 主要构件结构方案研究与比选[3]

苏通大桥初步设计、技术设计对主桥七跨连续钢箱梁主要构件———主梁、索塔、斜拉索、基础、防撞设施的结构方案进行了研究与比选，详见表 4 。

《表4》

表4 主桥主要构件结构方案研究与比选情况

Table4 Study and comparation of main components

《4 科研工作》

4 科研工作

《4.1 基础资料专题研究》

4.1 基础资料专题研究

为配合桥位论证、桥型方案和结构方案等前期工程方案比选的需要，苏通大桥工可、初步设计规划开展了测绘、水文、气象、地质、通航等基础资料专题研究共 30 多项。

通过开展建设条件、基础资料专题研究工作，基本摸清了桥位区建设条件特点，掌握了水文、气象、地质、航运等设计、施工可靠的基础数据和资料；明确了通航技术标准、通航水位标准、船舶撞击力标准、抗震设防标准；研究论证了桥位处河势和桥梁建设两者之间没有较大的影响；开展了环境影响评价并提出环保方案措施。

《4.2 桥梁关键技术研究》

4.2 桥梁关键技术研究

苏通大桥工可和初步设计阶段，围绕桥位、桥型及结构方案研究比选，考虑到苏通大桥技术难度，规划开展了桥梁关键技术专题研究，为桥梁方案论证、设计、施工提供技术支撑。

工可阶段的桥梁关键技术研究，主要通过对国内外大量已建桥梁资料分析，提出了工可所研究双塔斜拉桥、三塔斜拉桥、悬索桥、斜拉－悬索协作体系桥四大桥型方案中存在的重大关键技术问题；并针对所研究的桥梁方案，在国内外桥梁施工技术发展水平调研、分析、论证的基础上，提出了初步可行的施工技术方案；结合桥型方案比选，进行了桥梁主要使用材料水平的调研、分析，提出主要构件应采用的材料规格和标准等。

初步设计阶段结合设计工作需要，在工可桥梁关键技术研究的基础上，依据初步设计对桥型及结构方案的总体构思，综合苏通大桥的技术难度、建设规模、初步设计深度和质量要求，在初步设计进行中对桥梁关键技术科研工作进行了全面规划和落实。针对千米斜拉桥方案，开展桥梁关键技术研究工作，提出了超大深水基础设计与施工方案、主桥基础冲刷防护、千米斜拉桥超高索塔的设计与施工、索塔锚固方案、主桥结构体系、千米级斜拉桥非线性问题、主桥施工与营运期抗风稳定性、超长斜拉索减振措施、主桥上部结构架设方案等桥梁关键技术解决方案，为选择合适桥型方案、结构方案提供了技术支撑，为主桥基础设计、上部与下部结构设计、结构抗风设计、抗震设计、防船撞设计、专用航道桥、引桥设计等提供了科学依据，并提出了解决方案。

《5 结语》

5 结语

苏通大桥前期工作根据“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观协调”的设计原则，在全面、深入分析建设条件、设计基础资料和桥梁关键技术专题研究成果的基础上，针对苏通大桥建设条件、设计和施工技术特点和难点，引进、借鉴和应用国内外特大跨度桥梁建设的先进技术和宝贵经验，对桥位、桥型和结构等工程方案进行了深入研究、全面比选和精心设计，选用了技术先进可靠、经济合理适度、施工方便可行、结构安全耐久的桥型和结构方案，满足并超过了前期工作的深度和要求，为技术设计和施工图设计奠定坚实的基础。前期各项设计研究成果，体现了世界现代化桥梁建设的新理念、新技术、新水平，富有一定的技术创新，使我国大跨径斜拉桥设计水平名列世界前列。