南京長江二橋北汊橋是壹座預應力混凝土連續箱梁橋。主橋為903*16590(m)變截面三維預應力連續箱梁，全長2172m，介紹了北汊橋的總體設計。
壹.概述
南京長江二橋位於既有南京長江大橋下遊11km處。是南京長江段南北過境高速公路上的壹座重要橋梁。目前，上部結構正在順利吊裝澆築，計劃於2006年7月1日竣工通車。
1.橋梁位置
南京長江二橋北汊橋址所在的八卦洲河，屬於長江下遊南京河段。橋址處河流稍有彎曲分叉，平面形態上寬下窄。北支河彎曲，長約21.7km，北支橋位於北支中部，起於北方大廠張穎村。橋址南北兩岸均已修建長江標準防洪堤，堤間距1287m，高程約9.5m(黃海)。主河道寬度近1000m，北高南低。河床高程1.51 ~ 7.68m，水深偏南，正常水位最大水深60。北汊航道是揚子石化等“五家”專用航道，3000噸級船舶使用。航道寬580 ~ 600 m，中心位於k14750處。大橋軸線與北支幹流及航道正交，兩端布線平順平衡，整體配合良好。
2.水文學
北汊大橋水文計算分析成果；
設計流量(300年壹遇)為22000 m3/s
設計水位為9.20米
設計流量1.59米/秒
壹般沖刷深度為4.36米
主墩13.70m和過渡墩12.40m局部沖刷。
主墩最大沖刷深度為18.60米，過渡墩最大沖刷深度為16.76米。
建議施工水位為7.0m(頻率1/15)。
3.氣象學
南京屬於北亞熱帶向中亞熱帶過渡氣候區，四季分明，冬季酷暑，溫差大。春天陽光明媚，夏天炎熱，雨量充沛，秋天清爽，冬天陽光明媚，寒冷幹燥。
橋位高出河道28米，百年壹遇10分鐘，平均最大風速34.4米/秒.
4.地震和地質學
根據橋址地震危險性分析，橋址使用年限為50年，超越概率為10%，基巖地震水平加速度為0.0825g，場地類別為ⅲ類場地土。
第四系覆蓋層廣泛分布於橋位主河道及兩岸河漫灘，河道內厚度約28 ~ 38m。巖性主要為粉砂，偶見泥壤土、亞粘土和薄壤土。兩岸洪水分布連續性差，厚度約5m，以亞粘土為主，其次為泥壤土、粘質粉土和細砂。其下分布的厚約1m的礫石和礫石砂直接覆蓋下伏基巖。橋址區下伏基巖為上白堊統浦口組紅色泥巖、鈣質泥巖和粉砂巖，由於礦物成分和膠結作用不同，巖石層理發育，相變和尖滅現象頻繁。巖體的物理力學性質差異很大。
二、主要技術指標
六車道高速公路特大橋設計:
設計行車速度為100km/h/h
橋寬32米。
設計載重汽車-超級20級，拖車-120
設計風速為30.4米/秒
地震基本烈度ⅶ度
船舶沖擊荷載順流方向為20000kN，橫流方向為10000kN。
通航凈空寬度≥125米，凈高≥18米。
設計最高通航水位為8.10m。
設計最低通航水位為-0.4米(通航保證率為99%)。
設計洪水頻率1/300
橋梁的最大縱坡不超過3%
三、橋梁的總體設計
1.總體設計原則
綜合考慮橋址的地形、地貌、水文、地質、通航以及技術、經濟、美學和結構受力要求，盡量做到技術先進、經濟合理、美觀大方、施工方便可行、使用安全耐用，達到總體安全、適用、經濟的目的。在具體操作上，主橋側重先進性，引橋側重經濟交流，進行橋型方案選擇和橋孔布置。
2.橋型方案及總平面布置
在橋跨的總體布置中，主要考慮以下因素:
南京的長江兩岸都建起了標準的防洪堤。為了堤防安全，橋墩應避開大堤設置，並留有足夠的安全距離，以確保大堤在施工和運行期間的安全。
考慮到北支航道的航跡及其中心位置，主橋中心應盡可能與航道中心壹致，主橋通航孔應覆蓋航跡範圍。主橋應不少於兩個通航孔。考慮到導航方便和美觀，布置了三個導航孔。
盡量減少深水基礎，以縮短工期，節省投資。
主橋邊跨跨比的大小既要考慮結構的合理受力，又要考慮施工的方便性。考慮到某大跨度PC連續梁或連續剛構在靠近邊支點的梁段的經驗教訓，在該橋主橋設計中，適當減小邊孔跨度，減小邊跨與中跨的比值，使邊跨主拉應力最小，避免裂縫，有利於施工。
橋址下基巖埋藏不深，巖面平坦。
河漫灘上的引橋宜采用稍大的跨徑，應能跨越兩側河堤，堤內引橋宜采用經濟跨徑布置。
根據軟土路基最大允許填土高度的要求，橋頭路堤的填土高度應控制在5m以內。
綜合考慮以上因素，在初步設計和技術設計階段，主橋擬定了903*16590m和105+3 * 180+105m兩種變截面預應力連續箱梁和連續剛構方案，並在相同深度進行了技術經濟比較。結果表明，165m主孔布置方案基本覆蓋了航道範圍，滿足通航和防洪要求，大跨度預應力混凝土連續箱梁結構整體性能良好，剛度大，變形小，行車舒適，截面抗扭剛度大，抗震性能好，主墩剛度較大，船舶防撞能力強，全橋線形簡潔大方，施工難度小，維修方便，造價適中。
最後，北汊大橋橋跨總體布置方案如下:
主橋9 ()+3x165m+90in = 675m等截面預應力混凝土連續箱梁橋。
北引橋35m+16 * 30m+5 * 50m = 733.5m等截面預應力混凝土連續箱梁橋。
南引橋5 * 50m+17 * 30m+3.5m = 763.5m等截面預應力混凝土連續箱梁橋。
全橋長度為2172m。
對於主橋面標高，認為兩個側孔的凈通航高度為最高通航水位以上18m。橋面在主橋中心對稱設置2.957%的雙向縱坡，無半徑為16000m的凸豎曲線。為改善橋梁景觀，展現橋梁結構美感，本橋南、北引橋分別設置半徑8000m和465，438+。
3.主橋
(l)主梁截面形式及其結構
大跨度PC連續梁橋上部結構自重占設計荷載的比例隨著跨徑的增大而增大。在保證結構剛度的前提下，盡可能減輕上部結構自重，獲得更大的截面有效承載力，是其截面設計的首要考慮因素。為此布置橋梁結構的橫斷面，六車道橋梁布置為上下分離的大懸臂三向預應力單箱單室截面。利用頂板橫向預應力和腹板豎向預應力筋解決頂板受力和主梁腹板抗剪問題，采用大噸位預應力體系及其合理布置，避免因成束布置而增加頂板、底板面積和齒板結構。這樣的三維預應力單箱單室截面具有抗扭剛度大、截面效率高、動力性能好的優點，可以有效減輕上部結構的重量，減小下部結構的結構尺寸，節約材料。
主橋箱梁架高從跟部0.28米到跨中3.0米按二次拋物線變化，分別為跨度的1/18.75和1/55。單根箱梁頂寬為15.42米，有2%的橫坡，頂板兩塊側板的懸臂長度為3.96米，厚度為1.1 ~ 0.3米，因為厚度為0.9 ~ 0.4米，箱梁在墩頂0塊設置兩塊0.8米厚的橫隔板，位置與主墩邊墻相對應。 從而可以在懸臂澆築時對墩梁進行臨時固結，在輔道端部的箱梁上設置2.0m厚的橫隔板。PC箱梁采用掛籃懸臂澆築施工。 梁段分為8m(0號塊)+5 * 2.5m+5 * 3.5m+8 * 4.0m，中跨和次跨合攏段為3.0m，邊跨合攏段為2.0m，邊跨支架現澆段為6.72m，梁段最大重量為156t。
(2)預壓系統
箱梁按三向預應力設計，縱向預應力采用27φj15.24的ASTMA416-92270，19φj15.24，12φj15.24。箱梁根部只有少數梁段布置有腹板彎梁，其余均為頂板梁和底板梁。頂底板均為平開間、豎向彎曲的空間梁，集中錨固在腹板頂撐中盡可能靠近腹板的齒板上，以減小局部應力，便於集中錨固力迅速向全截面擴散。箱梁頂板橫向預應力采用4φj15.24鋼絞線和BM-4扁錨，間隔75°布置，壹端交替張拉錨固。豎向預應力筋和φL32精軋螺紋粗鋼筋YGM錨設置在箱梁腹板內，壹肢和二肢間距50m。
根據工程總體施工進度，要求主橋和引橋同時施工。為防止引橋施工幹擾主橋縱向預應力張拉作業，主橋邊孔正彎矩梁采用梁端錨泊、梁內張拉錨固的方式設置。
(3)主橋下部結構
采用鋼筋混凝土空心薄壁墩、高樁帽、群樁基礎。橋墩為5m*7.5m的矩形薄壁截面，壁厚為1.2m為了抵抗船舶碰撞產生的局部應力，采用50 #混凝土，並適當增加橋墩鋼筋保護層厚度，並在其中設置鋼筋網。主墩承臺厚3.5m，頂面標高-0.5m，采用9φ2.5m鉆孔灌註嵌巖樁基。
(4)關於應力控制
對於大跨度PC梁橋，考慮到施工誤差、混凝土性能的不均勻性以及計算理論與這種三向預應力結構的差異，結合國內已建同類橋梁的實際工況和問題，在設計中對主橋的應力指標進行控制，留有壹定的裕度和安全儲備，以增加結構的安全性和耐久性。計算結果表明，最大正應力為17.4MPa，最小正應力為-0.46MPa，最大主拉應力為-0.8 MPa。運行階段最大正應力為16.7MPa，最小正應力為2.4MPa，最大主阻力應力為-0.8 MPa。豎向預應力要求采用重張拉工藝，計算中只計入其部分豎向預應力，其余豎向預應力作為安全儲備考慮。
4.引橋
兩岸引橋采用逐孔澆築的PC連續箱梁，跨兩岸堤防及堤外(河道內)橋梁孔50m，堤上孔30m，基礎灌溉鉆孔。
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