gb985

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说明

一、设计范围

镇江扬州长江公路大桥施工图设计G

3

标为南汊悬索桥加劲梁，各册内容如下：

第二册南汊悬索桥

第五分册㈠钢箱梁构造

第五分册㈡竖向支座和抗风支座

第五分册㈢维护检查车和箱内小车

第五分册㈣附属工程

本册图纸为第二册南汊悬索桥第五分册㈠钢箱梁构造

本册内容包括：箱梁断面布置；箱梁主体结构设计，其中包括顶板及其U形加劲肋、

底板及其U形加劲肋、斜腹板及其球扁钢加劲肋、横隔板等；吊索锚箱；检修道；端梁段

支座承力构造；梁段的划分及吊装步骤；梁段现场连接及临时连接件；堆放支点构造；桥

面铺装与检修道铺装；主梁防护等。

二、设计依据

1.交通部“交公路发(2000)411号文”：关于对镇江扬州长江公路大桥初步设计的批复。

2.江苏省气象科学研究所2000年5月提交的“镇江扬州长江公路大桥桥位风速观测及

设计风速计算专题研究报告”。

3.同济大学土木工程防灾国家重点实验室2000年6月提交的“镇江扬州长江公路大桥

节段模型风洞试验研究”报告。

4.同济大学土木工程防灾国家重点试验室2000年9月提交的“镇江扬州长江公路大桥

节段模型风洞试验研究”补充报告。

5.同济大学土木工程防灾国家重点试验室2000年9月提交的“镇江扬州长江公路大桥

地震反应分析报告”。

三、主要设计规范及标准

1.《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）

2.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

3.《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）

4.《铁路桥涵设计规范》（TBJ2－96）

5.《铁路钢桥制造规范》（TB10212－98）

6.《碳素结构钢》（GB700－88）

7.《低合金高强度结构钢》（GB／T1591－94）

8.《焊接用钢丝》（GB1300－77）

9.《气体保护电弧焊用碳素低合金钢焊丝》（GB8100－95）

10.《碳钢焊条》（GB5117－95）

11.《低合金钢焊条》（GB5118－95）

12.《碳素钢埋弧焊用焊剂》（GB5293－85）

13.《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》（GB3323－87）

14.《钢结构工程施工及验收规程》（GBJ205－83）

15.《表面粗糙度参数及其数值》（GB1031－95）

16.《铁路钢桥保护涂装》（TB1527－89）

17.《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结构分级》（GB11345－89）

18.《对接焊缝超声波探伤》（TB1558－84）

19.《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》（GB985－88）

20.《焊条质量管理规程》（JB3223－83）

21.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－89）

22.《钢桥、混凝土及结合桥》（英国标准BS5400）

23.《钢床板设计要领·同解说》（日本国本四连络桥公团，1989）

24.《上部结构设计基准·同解说》（日本国本四连络桥公团，1989）

25.《美国公路桥梁设计规范》（AASHTO，1994）

2

26.《焊缝符号表示方法》（GB324－88）

27.《机械设计手册》（机械工业出版社）

四、设计要点

1.技术标准

⑴桥面按六车道布置，每条车道宽3.75m，中间设3.0m中央带（0.75+1.50+0.75），

两侧各设一条紧急停车道，宽3.0m，桥面总宽32.9m。车行道外侧，每侧设一条总宽1.2m

宽的检修道。

⑵计算行车速度：100km/h

⑶荷载：计算荷载汽车超20级

验算荷载挂车120

⑷桥面坡度：桥面纵坡2％，竖曲线半径为R＝37250m，桥面横坡2％，检修道

上设内向1.5％横坡。

⑸桥下通航净高：48m+2m

⑹基本风速：10m高度处频率1／100的10分钟平均最大风速U

10

＝29.1m/s

⑺地震基本烈度：7度。

2.设计基准温度

设计基准温度规定为20℃，设计图中所标注的全部尺寸，均是指在基准温度条件下的

尺寸。

3.主要材料

⑴钢材

箱梁的主体结构，吊索锚箱，支座承力构造，临时连接件，检修道栏杆柱底座等，采

用Q345－D钢，应符合GB1591－94的标准。

箱梁附属设施中的检修道栏杆，防撞护栏，车行道路缘石，路灯底座等采用Q235－C

钢，应符合GB700－88标准。

⑵主要焊接材料

焊接材料采用与母材相匹配的焊丝、焊剂和手工焊条，CO2气体纯度不小于99.5%，各

材料均应符合现行国家标准。

⑶桥面铺装材料

桥面铺装材料采用沥青混凝土。行车道桥面铺装为70毫米厚的改性沥青混凝土，其材

料配比及施工工艺详见有关专题报告。检修道铺设30毫米厚的沥青砂。

4.箱梁断面气动选型

本设计采用全焊扁平流线形封闭钢箱梁断面，断面的气动性能是截面选型的关键。经

同济大学土木工程防灾国家实验室进行了节段模型风洞试验研究，结果是：

桥梁设计基准风速37.4m/s

颤振检验风速[V

cr

]＝54m/s

颤振临界风速为V

cr

＝

V

cr

＞[V

cr

]，满足抗风稳定性的要求，涡振试验表明：未出现竖向弯曲及扭转涡激振动

现象。节段模型试验的前提条件是：检查车轨道设置于箱梁底部，桥面中央分隔带中心顺

桥向设连续的风稳定板。

5.主梁各部主要尺寸

梁高（中心线处，外轮廓/内轮廓）3.024m/3.0m

双向横坡2％

顶板宽32.9m

底板宽27.3m

风嘴宽1.7m

检修道、栏杆总宽1.2m

总宽（包括检修道宽）38.7m

顶板厚14mm

上斜腹板厚12mm

底板及下斜腹板厚10mm

U形加劲肋板厚6mm

顶板U形加劲肋上口宽300mm

下口宽169.3mm

高280mm

间距600mm

底板U形加劲肋上口宽400mm

下口宽180mm

高250mm

3

间距900mm

加劲球扁钢厚10mm

高160mm

横隔板间距3.22m

横隔板板厚吊索处10mm

非吊索处8mm

跨中段范围内设置刚性中央扣，中央扣板厚为40mm

检修道悬臂梁顶板厚12mm，检修道顶板下设间距3.22m支承横梁，板厚12mm。

桥面车行道沥青混凝土铺装厚度70mm

检修道沥青砂铺装厚度30mm

6.各部设计要点

⑴主梁直接承受车辆荷载的作用，并通过吊索将力传至大缆。设计中对结构体系进

行了总体验算，对疲劳强度，桥面板在荷载作用下变形进行了验算，另外对吊点处、中

央扣处，端梁段设支座处等局部进行了分析验算。

⑵箱梁顶板为U形肋纵向加劲的正交异性钢桥面板，直接承受车辆的反复作用。在

车辆动荷载作用下，顶板在顺桥向与横桥向均要产生挠曲变形，U形加劲肋与顶板的焊缝

是在极其复杂的交变应力条件下工作，车辆着地直径一般为30cm，故U形加劲肋与上口

宽与U肋间净矩均取30cm，其目的是减小顶板在横桥向的挠曲变形，虽然根据计算桥面

板厚12mm满足强度及挠曲变形（桥面铺装所需的桥面板刚度）的要求，但考虑到已建桥

梁如江阴桥重车比重大，且重车超载严重的现象，考虑到结构的耐久性及桥面铺装施工

的因素，钢桥面板厚度取14mm；U形加劲肋厚度6mm。桥面板宜尽量采用3m以上的分块

宽度，以减少纵向焊接量。

⑶横隔板间距采用3.22m，采用较小的横隔板间距是为了减小桥面正交异性板的支承

跨径，并对钢箱梁的横向刚度与抗扭刚度起到加强的作用。

⑷箱梁的吊索锚箱，采用耳板构造，吊索与耳板为销接。耳板直接插入箱体并与其

相垂直的三块承力板相焊连，中间一块与横隔板成为一整体。耳板及其承力板是箱梁悬

吊传力的关键部位，耳板与承力板之间的焊接，尤为重要，此处焊接为双面坡口熔透焊。

⑸跨中段中央扣为刚性扣，由竖杆及斜杆构成，竖杆斜杆均采用厚40钢板焊接而成

I形断面，伸入箱体内，风嘴处设上缘板、内外腹板，与中央扣竖杆及斜杆相焊。内外腹

板自跨中段延伸至相邻梁段内第三道横隔板处并与相连，上缘板至第二道横隔门处再渐

变至斜腹板。竖杆及斜杆在桥面以上高度1.834m处与大缆索夹栓连。

⑹梁段的划分、吊装与现场连接

箱梁的加工制造以梁段为单元，梁段分为标准梁段，跨中梁段，跨中相邻段及端部

梁段四种，标准梁段长度及跨中相邻段长度与吊索间距相同，为16.1m。梁段与梁段之间

的现场接缝为全焊构造，为减小现场接缝处的应力幅，现场接缝位置放在距横隔板

442.5cm处，故16.1m长的标准梁段，对其吊点位置而言，每侧各为9.2m与6.9m。

箱梁的标准吊装段长为32.2m，即两个标准梁段焊连而成。吊装从跨中开始，首先吊

装跨中段，然后向两边对称起吊。梁段吊装初期，各段间临时连接均为铰结状态，梁段

上缘顶紧，下缘张开，随着吊装梁段的不断增加，下缘开口会逐步减小。一旦下缘闭合

达到设计规定的预留焊缝值后，则应立即进行现场连接的焊接工作。

端部梁段及合拢段：北塔位于水中，端部梁段采用荡运吊装，北合拢段设置可根据

施工时水位临时确定，或结合采取开挖河床确定，南塔位于岸上距大堤70m左右，岸上

部分梁段采用荡运或临时平台铺以轨道运输等方法从端部向跨中吊装，合拢段的设定，

结合水位情况设置岸边水中附近。

根据桥位自然条件、梁段运输条件、吊装能力、架设工期等因素，钢箱梁划分47个

吊装节段进行制造和安装。32.2米的标准吊装梁段42个，其吊装重量约471t（包括检

修道栏杆）；18.4米长的跨中节段1个，其吊装重量约269吨；25米长的梁端节段2个，

其吊装重量约365.8吨；N1、S1梁段长32.2m，吊装重量为480吨。钢箱梁梁段总长1485.16

米。

箱梁吊装设计为四点起吊，除跨中段外，吊点设在吊索耳板的两侧；跨中段四点起

吊，吊点设置在中央扣斜杆底部。

梁段吊装后的临时连接，由于标准梁段在吊索两边不对称，临时连接处产生较大的

剪切力，吊装初期临时连接上缘产生较大的挤压应力，为保证临时连接处箱梁顶板不受

损坏，又能保证连接为铰接，使以后吊装下缘逐渐闭合，故临时连接采用强劲的销接结

构，其承受全部挤压力与剪力，又能保证截面旋转。

箱梁顺桥向处于竖曲线上，故顶板与底板由于竖曲线半径不同而发生长度的差异，

在梁段制造时不予考虑，在现场接缝处使顶板与底板的焊缝间隙相差1.3mm，以调整弧长

的差异。

⑺支座与伸缩缝

4

在箱梁的两端设有支座，包括竖向支座，横向风支座。

箱梁梁端除竖向与横向线位移受约束外，纵向线位移及三个角位移均不受约束。

箱梁两端均设置伸缩缝，各端伸缩缝的伸缩量均包括了引桥的伸缩量。伸缩量适应

钢箱梁在活载及温度等因素引起的变形，其不受约束的伸缩总量为2160mm。

7.防腐涂装

⑴涂装方案

由于钢箱梁各部位所处环境不同，故防腐涂装对各部位采用不同的方案，分为以下

几个部分。

①钢箱梁外表面

钢箱梁外表面系指除桥面车行道铺装部分及检修道铺装部分以外的所有直接暴露在

大气下的钢箱梁外部表面。

②钢箱梁内表面

钢箱梁内表面系指箱内除U形肋内部以外的所有部分。U肋内部仅喷涂车间底漆一

道。

③钢箱梁桥面

钢箱梁桥面系指车行道铺装与检修道铺装下之钢桥面部分。

④护栏与路灯底座

护栏包括检修道栏杆（检修道栏杆可不做车间底漆）

⑵材料要求

所采用的油漆除应满足设计方案的要求外，还应满足以下的要求。

①防护年限应满足防腐期15年的要求；

②体积固体份及比重；

③所正面漆应采用亚光漆型。

⑶涂装要求

①油漆采购：设计方案中，各部位的涂装均是由几层油漆组成，在油漆采购指标中，

同一部位的各层油漆，必须用同一厂家的产品。

②钢板表面除锈处理检验合格后，应立即进行车间底漆的涂装，一般不宜超过4小

时。涂装环境相对湿度应在85％以下，气温在5°～35°。

③钢材涂装底漆后进行切割，制作及梁段组装，梁段组装完成后进行二次除锈，再

进行工厂涂装，工厂涂装时距现场连接焊缝的60mm处留出不涂，待现场连接后进行各道

油漆的补涂。

④干漆膜厚度是指最低漆膜厚度。在涂装工程中对于漆膜厚度的控制是要求两个

90％，即要求90％以上的测点值达到或超过规定的膜厚值，余下的不到10％的测点值不

低于规定的膜厚值的90％。

⑤承担钢箱梁涂装防护施工的单位和油漆供应商造单位应进行专项的涂装工艺试

验。

六、施工要点

箱梁的施工包括：加工制造、梁段组装、堆放与运输、梁段吊装，现场连接，安装

附属构造，桥面涂装，防腐涂装等。

1.加工制造

主梁制造是采用“板件－梁段”方式，首先进行板件加工。

本桥钢箱梁为工厂分节段制造、现场吊装焊接的全焊结构。其成桥线型通过钢箱梁

上下盖板预留缝隙大小来调整。钢箱梁在工厂内制造长度由加工厂家根据上下盖板预留

的缝隙大小、制造时焊缝的收缩和工地连接横向焊缝收缩等因素确定。

各构件焊接坡口形状、精度要求应严格按有关规定进行。

为减少顶、底板的拼接缝，工厂进料的板宽应较大为好，建议采用3m以上，板长应

该满足一个梁段长度，横向拼接纵缝离U形加劲肋焊缝应大于100mm。拼接板时，不允许

出现钢板轧制方向与梁段长度相垂直的情况、U形加劲肋在一个梁段长度内不允许有工厂

拼接缝。横隔板的拼接，与短边平行的横缝应距桥中心线3m以外。

所有工厂拼接缝都应避开箱梁构造所规定的焊缝；所有两条平行的焊缝间距不小于

100mm。

顶板与其U形加劲肋的焊接，是箱梁加工制造的关键部位之一，建议采用自动焊，

每一U形加劲肋两侧同时施焊。底板与其U形加劲肋的焊接，建议也采用同样方法进行。

顶板U肋与顶板焊接采用100％熔透焊，底板U肋焊接必须保证80％以上熔透量。

当采用冷加工制作U型加劲肋时，应选用质量易保证和控制品制作方式，采取一定

的工艺措施确保U型肋的几何尺寸要求，U型肋园角外边缘不得有裂纹，否则应采取热煨。

U型加劲肋在与桥面板焊接前应进行肋的内侧防护。所有自由切割处均应打磨平整。

顶、底板在焊接横隔板连接板时，为保证同一横隔板的连接板在同一平面内，并与

顶、底板相垂直，应将同一梁段的顶板（或底板）铺设于同一平台上，统一划线，并在

5

同一支挡定位条件下施焊。

吊索锚箱是箱梁悬吊的重要传力构件，耳板（60mm）与承力板（厚35mm）之间的连

接焊缝，是重要的传力焊缝，要求焊前必须在焊缝两侧局部预热，最后需将焊缝两侧局

部加热至650℃，缓冷，以去除焊接纵向应力峰值，焊后焊缝需用砂轮打磨，使其看不出

焊接波纹。

所有焊接工作，在施焊前需做焊接工艺评定试验。以确定焊接方法，焊接材料，焊

接步骤、工艺参数等。

2.梁段组装

板件组装成梁段的步骤是：底板下料腹板－横隔板－上横隔板－顶板，形成16.1m

梁段，两个组合而成的16.1m标准段梁箱体再组焊成32.2m的标准吊装梁段。

组装必须在胎架上进行，胎架长度不小于三个吊装梁段的长度。预拼装必须不小于

三个梁段，按设计线形及梁段间预留的间隙（还需计入焊接收缩量）使相邻梁段连接断

面相匹配，然后施焊组装焊缝。施焊完毕，标记梁段号，将前两个梁段运出堆放，留下

最后一个梁段，与下两个梁段进行预拼装。梁段拼装顺序应与吊装顺序相同，吊装时不

允许调换梁段号。

梁段组装时，顶板、底板及斜腹板的拼装焊缝建议采用单面坡口焊双面成型，焊接

方法建议采用CO

2

气体保护焊。

建议焊接方法：

①单元件焊接：CO

2

气体保护自动焊（立角焊用CO

2

气体保护半自动焊）。

②梁段总成焊接：桥面板单元对接采用CO

2

气体保护半自动焊打底，埋弧自动焊盖面；

底板、下斜腹板、隔板等采用CO

2

气体保护自动焊；横隔板与其相邻构件角接采用CO

2

气

体保护半自动焊；桥面系附属结构采用CO

2

气体保护半自动焊。

③局部可用手工焊，但建议均采用CO

2

气体保护焊。

梁段总成焊接工艺及要求：

①板厚不大于24毫米，当环境温度低于5℃时，缝口40－50毫米范围内应采取适当

的加温措施；板厚大于24毫米，缝口50－80毫米范围内应预热温度80－120℃。

②所有的对接缝两端，焊接前均应装上引弧焊板，焊接时不得在焊缝以外母材上引、

熄弧。

③室外焊接时焊缝周围应有防风、雨、雪的措施；CO

2

焊接时，应有防风措施及设备。

④各单元参与总成定位前，焊区必须彻底清磨，清除锈、氧化皮、油污水份，露出

金属光泽。清磨范围按焊接工艺要求办理。

⑤焊接外观不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤、焊坑未填满等缺陷。

⑥梁段上下盖板纵横向对接缝必须进行100％超声波探伤检查及磁粉探伤，每条缝至

少在两端和中间部位各按一张片位进行X光射线探伤检查，质量要求按Ⅱ类焊缝进行。

无损伤探伤检查应在焊接后24小时进行。

⑦所有要求熔透的贴角焊缝，原则上都应焊透。所有坡口焊接的坡口形式及尺寸均

应依照GB985－88（或GB986－88）的要求处理。对坡口焊接的贴角焊缝，当未标注贴角

尺寸时，一般以不小于1.5（t）1／2考虑（t为焊件较厚者的厚度）。

⑧钢箱梁制作厂家必须依据GB986－88、GB985－88等焊接方面的国家标准，结合自

身的技术条件，制定整套焊接目标方案和具体的操作规则以及检验措施等，提交有关部

门批准后实施。

设计图中所标尺寸均为20℃时的尺寸。工厂制造过程中所使用的一切量具、仪表等

均需由二级以上计量机构鉴定合格后方可使用。工地用尺在施工使用前应与工厂用尺相

互较对。

3.中央扣与箱体的连接

与索夹相连的中央扣的斜杆、竖杆由钢板拼装成I型，在钢箱梁拼装工地，先与索

夹进行预拼装，然后与经报检后的跨中段钢箱梁风嘴处预设的上缘板，内外腹板相焊接。

斜、竖杆与中央索夹采用高强螺栓连接，节点处螺栓孔按索夹制造商提供的样板制作，I

型斜、竖杆的钢板应与索夹（铸件）协调机加工。

4.梁段的堆放与运输

梁段的堆放必须按设计规定的临时支点搁置。设计规定为六点支承，堆放时应尽量

满足六点受力均匀，不允许出现翘翘板的情况。堆放只能单层堆放。

在存梁和运输过程中梁段支承点必须按设计要求进行设置，不得设置其它任意支点

或吊点。如需增加支承点，箱梁内部必须加强，并征得有关部门认可。

梁段的运输包括场内运输与装船运输，由于U形肋内部不进行防腐涂装，在堆放与

运输中，在梁段端部应用塑料布将U肋口包好，以防雨水浸入。

5.梁段吊装

必须在梁段制造全部完成后，方可开始梁段的吊装工作。吊装从跨中0号梁段开始，

装梁驳船必须准确就位于跨中吊索之下，梁段起吊过程必须保持梁段处于水平状态。以

后同时在南北两侧对称起吊，梁段采用四点八孔起吊（每点设置有2个吊装孔）。梁段起

6

吊就位后，必须将吊索与梁段锚箱耳板销接牢靠，并将临时连接件连接好后方可将主钩

放松。跨中段吊点设在中央扣斜杆的底部亦采用四点八孔起吊。

端梁段及靠近塔的三个梁段，驳船无法靠拢，需要依靠荡运就位。在荡运过程中，

必须始终保持梁段处于水平状态。这几个梁段就位后只能进行临时连接，必须在合拢段

吊装完成后，方可将连接缝焊上。在吊装合拢段前，需要将靠近塔的几个梁段连接进行

调整，调整的目的是：保证竖向支座至梁端的距离，在合拢温度下，是设计规定的位置：

保证合拢段就位后，合拢段的重量作用于其吊索上，而不是通过临时连接传给两边的梁

段。梁段调整后，测量合拢段应有的长度，将合拢段长度修正后，才进行合拢段的吊装。

梁段的吊装工作，应避开台风季节，梁段的起吊时应避开大风。在起吊过程中，若

因风使梁段摇荡，则可利用已吊装的梁段，设置风缆，并用卷场机保持风缆绷紧。

梁段吊装过程会影响船舶通航，应与航道管理部门协商安排好吊装时的航道管理，

不因航道管理而造成的吊装工作终断。吊装工作安排应尽量缩短工期，以使梁段合拢前

避免大风的袭击。

6.现场连接

现场连接的顶板焊接工作必须在临时工作棚内进行，顶、底板焊接尽可能采用用自

动焊。

7.安装桥上附属构造

桥上附属构造包括：照明路灯灯柱与灯具，防撞护栏，排水设施，车行道路缘石，

检修道栏杆，箱内电缆托盘，箱内小车轨道，检查维护车及其轨道与电缆。

照明路灯本设计仅有路灯底座的设计，因该单项工程属交通工程的范围。若交通工

程设计的路灯与本设计的路灯底座相矛盾，应按交通工程设计为准。

防撞栏立柱分下底座与立柱，下底座应在梁段制造时同时安装，立柱及横梁在主梁

架设完毕并桥面铺装完成后安装。

排水设施应在梁段制造时同时完成安装工作。

车行道路缘石除梁段连接处外，应在梁段制造时同时安装。当梁段合拢并完成接缝

工作后，在桥面铺装前将梁段连接部位的路缘石安装好。

维护检查车的轨道，除梁段连接部位，均应在梁段制造时同时安装。

检修道栏杆除梁段连接部位外，均应在梁段制造时同时安装，作为梁段吊装时的护

栏用。当桥面铺装完成后再将梁段连接部位的检修道栏杆安装上。

箱内电缆托盘、箱内小车轨道可在梁段制造时安装，也可在全桥完成后安装。

8.桥面铺装

沥青混凝土与桥面板应结合牢固，在车轮作用下不搓动、不滚包，在60℃高温下不

翻油、不软化，在－15℃低温下不脆裂。桥面铺装应及早进行室内试验及专题研究，施

工前要进行路段试验，以确保试验能指导施工。

9.防腐涂装

防腐涂装是钢箱梁施工的重要组成部分，对钢箱梁的维护与使用寿命起着很重要的

作用，因此防腐安装应在施工开始阶段在施工组织设计中作统一的安排，在开工报告中

对涂装实施方案作统一的评估。

防腐涂装的质量取决于油漆的质量与涂装施工的质量，所采购的油漆应具有国家船

检局认可证书（或相当等级的认可证书）。所确定的涂装施工方案必须符合油漆厂商提供

的使用说明所规定的要求。

不论工厂涂装或现场涂装，均应满足环境条件。现场涂装应考虑不因风的影响而降

低涂装质量。

为保证焊缝、边角、弯角及难于喷涂到的部位等处的漆模厚度，在喷涂前应以刷漆

方法将这些部位先行涂装，然后再进行无气喷涂。

10.伸缩缝安装

端梁与伸缩缝相连，与伸缩缝相连的端横隔板需在伸缩缝定货后经设计确认后，放

可施工，以便合理设置伸缩缝托架等构件。