大跨度现代悬索桥的设计创新与技术进步

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中国大跨度桥梁现状

中国大跨度桥梁现状

桥梁建设的回顾和展望改革开放以来,我国社会主义现代化建设和各项事业取得了世人瞩目的成就,公路交通的大发展和西部地区的大开发为公路桥梁建设带来了良好的机遇。

十年来,我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期,在中华大地上建设了一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大、现代化品位和科技含量高的大跨径斜拉桥、悬索桥、拱桥、PC连续刚构桥,积累了丰富的桥梁设计和施工经验,我国公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。

现综述大跨径桥梁建设和发展情况。

斜拉桥斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥有更大的跨越能力。

由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇,加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标,已成为大跨度桥梁最主要桥型,在跨径200~800m的范围内占据着优势,在跨径800~1100m特大跨径桥梁角逐竞争中,斜拉桥将扮演重要角色。

斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成,选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。

索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢、混凝土的。

主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。

斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面,拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE 外套防护钢绞线索。

现代斜拉桥可以追溯到1956年瑞典建成的主跨182.6米斯特伦松德桥。

历经半个世纪,斜拉桥技术得到空前发展,世界已建成主跨200米以上的斜拉桥有200余座,其中跨径大于400m有40余座。

尤其20世纪90年代以后在世界上建成的著名的斜拉桥有法国诺曼底斜拉桥(主跨856米),南京长江二桥钢箱梁斜拉桥(主跨628米)、福建青州闽江结合梁斜拉桥(主跨605米)、挪威斯卡恩圣特混凝土梁斜拉桥(主跨530米),1999年日本建成的世界最大跨度多多罗大桥(主跨890米),是斜拉桥跨径的一个重大突破,是世界斜拉桥建设史上的一个里程碑。

(表一)表一:世界大跨度斜拉桥我国自1975年四川云阳建成第一座主跨为76米的斜拉桥,二十多年过去了,这种在二次大战后复兴的桥型,在中国改革开放的形势下,得到了充分的发展和推广,至今已建成各种类型斜拉桥100多座,其中跨径大于200米的有52座。

桥梁工程的最新技术与挑战

桥梁工程的最新技术与挑战

桥梁工程的最新技术与挑战桥梁工程是土木工程的重要领域之一,随着科技的发展和工程需求的变化,桥梁工程技术也在不断创新和进步。

现代桥梁工程面临着许多技术挑战,如结构设计、施工方法、材料应用和安全管理等。

本文将探讨桥梁工程的最新技术和面临的挑战,分析其发展趋势和应用前景。

首先,桥梁结构设计是桥梁工程的核心环节之一。

随着交通需求的增加和工程环境的复杂化,桥梁结构设计面临着更高的要求。

现代桥梁结构设计不仅需要考虑结构的承载能力和稳定性,还要考虑抗震、抗风和耐久性等因素。

例如,悬索桥和斜拉桥等大跨度桥梁结构设计,通过引入先进的计算方法和优化技术,实现了结构的高效和安全设计。

此外,桥梁结构设计还需要考虑美学和环境因素,确保桥梁在功能和外观上的和谐统一。

施工方法的创新是桥梁工程技术进步的重要体现。

现代桥梁工程施工面临着施工环境复杂、工期紧张和质量要求高等挑战。

为了应对这些挑战,桥梁工程施工引入了许多先进的施工方法和技术。

例如,顶推法和悬臂浇筑法是现代桥梁施工中常用的两种方法。

顶推法主要用于大跨度桥梁的施工,通过在一端逐段顶推桥梁构件,实现桥梁的整体施工,具有施工速度快、对环境影响小的优点。

悬臂浇筑法则适用于高墩桥和深谷桥的施工,通过在桥墩顶部逐段向外浇筑桥梁段,实现桥梁的逐步延伸,具有施工灵活、安全性高的特点。

此外,预制装配化施工技术的发展,也为桥梁工程带来了新的可能性,通过在工厂预制桥梁构件,再运至现场进行装配,不仅提高了施工效率,还保证了施工质量。

材料应用的创新是桥梁工程技术发展的重要方向。

传统的桥梁材料如钢材和混凝土在强度和耐久性方面已难以满足现代桥梁工程的需求。

新型材料的应用为桥梁工程提供了更多选择。

例如,高性能混凝土(HPC)和超高性能混凝土(UHPC)具有优异的强度和耐久性,广泛应用于大跨度和高承载力桥梁的施工。

纤维增强复合材料(FRP)则具有轻质、高强和耐腐蚀等特点,常用于桥梁的加固和修复。

此外,自修复材料和智能材料的应用,也为桥梁工程提供了新的发展方向,通过材料的自感知和自修复功能,提高了桥梁的使用寿命和安全性。

桥梁工程中的创新技术

桥梁工程中的创新技术

桥梁工程中的创新技术桥梁工程是土木工程的重要领域之一,通过不断的技术创新,可以提升桥梁的设计、施工和维护水平,实现更加安全、耐久和高效的桥梁工程。

本文将探讨桥梁工程中的创新技术及其应用现状、发展趋势和挑战。

首先,桥梁工程中的创新技术包括大跨度桥梁技术、高性能材料技术和智能监测技术等。

例如,大跨度桥梁技术的应用使得跨越江河湖海和城市交通干道的大型桥梁得以实现,如斜拉桥、悬索桥和拱桥等。

高性能材料技术的应用提升了桥梁结构的力学性能和耐久性,如高强度钢材、高性能混凝土和复合材料等。

智能监测技术的应用使得桥梁的运行状态可以实时监测和分析,提高了桥梁的安全性和管理效率。

其次,桥梁工程中的创新技术发展趋势包括更加高效、更加智能和更加环保。

例如,随着材料科学的发展,高性能材料在桥梁工程中的应用将更加广泛,如纳米增强材料和智能材料等。

智能监测技术的发展趋势将使桥梁监测系统更加精准和高效,如无线传感器网络和大数据分析等。

环保技术的发展趋势将使桥梁建设和维护更加绿色和可持续,如低碳材料和节能技术等。

然而,桥梁工程中的创新技术在应用过程中也面临一些挑战。

一方面,创新技术的研发和应用需要大量的投入和支持,特别是对于大型桥梁项目,资金和技术门槛较高。

另一方面,桥梁工程的复杂性和环境多样性增加了创新技术应用的难度,如极端气候条件和复杂地质环境等。

此外,桥梁工程的长期性能和安全性还需要经过大量实践和验证,确保技术的可靠性和可行性。

为了解决这些问题,需要从以下几个方面推动桥梁工程创新技术的发展和应用。

首先,政府应制定和实施相关政策和法规,鼓励和支持桥梁工程创新技术的研发和应用。

例如,可以通过财政补贴、税收优惠和技术支持等手段,激励企业和研究机构开展桥梁工程创新技术的研发和应用。

其次,工程师和建筑师应加强专业知识和技能的学习和更新,掌握最新的桥梁工程创新技术和方法,提升设计和施工水平。

例如,可以通过参加专业培训、技术交流和学术研讨会等,提升自身的专业素养和创新能力。

桥梁施工技术的发展与创新

桥梁施工技术的发展与创新

桥梁施工技术的发展与创新桥梁施工技术是桥梁工程的重要组成部分,直接影响到桥梁建设的质量、效率和安全性。

随着科技的进步和工程实践的积累,桥梁施工技术不断发展和创新,推动了现代桥梁工程的进步。

传统的桥梁施工方法主要包括现浇施工、预制拼装和顶推施工等。

现浇施工是指在施工现场直接浇筑混凝土,构建桥梁结构。

这种方法适用于各种复杂的桥梁结构,但施工周期较长,受天气和环境影响较大。

预制拼装是指在工厂预制桥梁构件,再在施工现场进行拼装。

这种方法可以提高施工效率,减少现场施工时间,但需要精确的预制和拼装技术。

顶推施工是指将桥梁结构在地面上拼装好后,通过顶推设备将其推到设计位置。

这种方法适用于大跨度桥梁和高架桥,可以减少对交通和环境的影响。

随着科技的进步,桥梁施工技术不断发展和创新。

例如,悬索桥和斜拉桥的施工技术得到了显著的提升。

悬索桥和斜拉桥的施工需要复杂的张拉和吊装技术,通过精确的计算和控制,确保结构的稳定性和安全性。

此外,钢结构桥梁的施工技术也得到了显著的发展。

通过采用先进的焊接和拼装技术,钢结构桥梁的施工质量和效率得到了大幅提升。

在现代桥梁施工中,信息技术的应用也起到了重要作用。

例如,通过采用BIM(建筑信息模型)技术,工程师可以在施工前进行详细的三维建模和模拟,提前发现和解决施工中的问题,提高施工的精度和效率。

此外,智能监测技术的应用也提高了桥梁施工的安全性和质量。

通过在施工过程中安装传感器和监测设备,工程师可以实时监测结构的应力、变形和温度等参数,及时发现和处理施工中的异常情况,确保施工的安全和质量。

在实际工程中,桥梁施工技术的发展和创新为桥梁工程带来了显著的效益。

例如,在大跨度桥梁的施工中,悬索桥和斜拉桥的施工技术提高了结构的稳定性和安全性,减少了施工周期和成本。

在城市桥梁的施工中,预制拼装和顶推施工技术减少了对交通和环境的影响,提高了施工效率和质量。

在山区和水域桥梁的施工中,智能监测和BIM技术提高了施工的精度和安全性,减少了施工风险和成本。

桥梁结构设计大赛作品简介

桥梁结构设计大赛作品简介

桥梁结构设计大赛作品简介
本文介绍一项桥梁结构设计大赛作品,该作品名为“天马桥”,是一个基于新颖的悬索桥结构设计的创新型工程项目。

作品结构采用了大跨度、大斜率和高度的悬索桥设计,采用了一种让人眼前一亮的双塔设计,运用了先进的桥梁构造材料,如碳纤维、高强度钢材和聚合物等。

在设计过程中,我们主要考虑了以下几个方面的因素:一是桥梁的结构强度和稳定性,确保大跨度桥梁能够承受车辆和行人的负荷,以及各类突发自然灾害的影响;二是桥面的舒适度,包括减少颤振和不规则交通状况对车辆和行人的影响,以及设计一个优雅美观且具有艺术感的桥面形式;三是环境保护和可持续性,包括降低桥梁维护成本、改善周边生态环境等。

为了达到以上目标,我们在桥梁结构设计上进行了多次优化和模拟分析,通过应用计算机模拟和虚拟现实技术,我们成功地打造了一座能够满足以上需求的现代化大桥。

精美的雕塑和装饰设计,使得天马桥既有超卓的工程品质,同时也具有独特的区域特色。

在桥梁结构材料方面,我们采用了新型的高强度材料,并采用聚合物涂层技术来延长桥梁使用寿命,同时减少了对环境的污染。

我们采用
的碳纤维和高强度钢材与传统的混凝土和钢铁相比,不仅强度更高,
而且更为轻巧和耐用,可以有效提升桥梁的承载力和使用寿命。

总的来说,“天马桥”作为一项新型的悬索桥结构设计,其创新性、
技术性和可实施性十分突出,不仅在技术性方面走在了行业的前沿,
同时也在美观性、舒适度、环保和可持续性等方面做出了积极的贡献,是一项凸显高科技水平和人文关怀的优质工程作品。

我们期待,这座
优美的大桥能够为人们提供高质量、舒适、快捷的出行服务,成为区
域站立的重要地标和流动的艺术品。

2019年国家科学技术进步奖提名项目公示

2019年国家科学技术进步奖提名项目公示

2019年国家科学技术进步奖提名项目公示一、项目名称提升大跨度悬索桥全寿命周期性能的技术创新与应用二、提名者及提名意见提名者:秦顺全,陈政清,缪昌文提名意见:大跨度悬索桥是国家交通网络跨越江、海、峡谷的控制性工程,工程规模大、建设难度高,提升其全寿命周期性能,实现经济合理、风险可控、运维便利的高质量建设,一直是桥梁界追求的目标。

该项目针对影响大跨度悬索桥全寿命周期性能的关键科学技术问题,开展科技攻关和工程验证,历时8年,取得了一系列原创性成果。

首创了三跨连续悬索桥缆-梁弹性支承体系,突破了吊索、主梁内力分配不均衡的技术瓶颈,提升了上部结构及附属构件的全寿命周期性能;首创了悬索桥主缆分布传力锚固系统,提高了锚固单元的传力能力,减小了锚碇尺寸、提高了耐久性;首创了“∞”字形地连墙深基坑支护结构,减小了基础规模,节约了建设成本,解决了建筑密集区建设大型深基础的技术难题;首创了适用于“持续高温、重载”的复合浇注式沥青(PGA+AC)钢桥面铺装结构,提升了桥面铺装服役寿命。

项目获授权发明专利9项,国家级工法1项,省部级工法4项,软件著作权2项,出版专著2部,编制并颁布标准规范3部。

研究成果达到国际领先水平,已获中国公路学会科学技术奖特等奖4项,并在深中通道伶仃洋大桥等10余座特大型桥梁中推广应用,累积创造直接经济效益14.0亿元,引领了大跨度悬索桥建设技术的发展方向,增强了中国桥梁技术的国际竞争力,对推动中国桥梁从大国向强国迈进具有重要意义。

鉴于以上所述,郑重提名“提升大跨度悬索桥全寿命周期性能的技术创新与应用”为2019年度国家科学技术进步奖二等奖。

三、项目简介大跨度悬索桥是公路和铁路交通生命线跨越江海、峡谷等自然天堑的首选乃至唯一可选桥型,提升大跨度悬索桥结构安全性、经济性、施工风险可控性、耐久性、抗疲劳性和运营维护低成本性等全寿命周期性能,实现悬索桥经济合理、风险可控、运维便利的高质量建设,一直是桥梁界追求的目标,也是我国由悬索桥大国向悬索桥强国迈进的关键环节之一。

悬索桥设计与施工技术在土木工程中的应用实例

悬索桥设计与施工技术在土木工程中的应用实例

悬索桥设计与施工技术在土木工程中的应用实例悬索桥作为一种现代化的大跨度桥梁形式,以其独特的结构形态和出色的工程性能,在土木工程领域中有着广泛的应用。

本文将主要探讨悬索桥设计与施工技术在土木工程中的应用实例,以期为读者进一步了解和掌握悬索桥的相关知识。

一、巴斯特大桥巴斯特大桥位于美国加利福尼亚州,是世界上最长的悬索桥之一。

这座桥全长2.7公里,横跨海峡,连接旧金山和奥克兰两个城市。

巴斯特大桥的设计与施工充分体现了悬索桥的优越性能。

在巴斯特大桥的设计过程中,工程师充分考虑了桥梁的各项参数,如主塔高度、主缆张拉力等。

通过精密的计算和模拟,确定了合适的悬索参数,以保证桥梁结构的稳定性和承载能力。

同时,还采用了高性能钢材和先进的焊接技术,确保桥梁在恶劣气候和地震等环境条件下的安全性。

在巴斯特大桥的施工过程中,工程团队采用了先进的施工技术,如预应力技术和跨海施工技术。

预应力技术通过对主缆进行张拉,使桥梁整体处于压应力状态,增强了桥梁的抗弯刚度和承载能力。

跨海施工技术则克服了海洋环境复杂的困难,提高了施工效率和质量。

巴斯特大桥的成功建成标志着悬索桥设计与施工技术在土木工程中的重大突破,为后续的桥梁建设提供了宝贵的经验和借鉴。

二、长江大桥长江大桥是中国境内最长的悬索桥,也是世界上第四长的悬索桥。

该桥位于湖北省宜昌市,全长8.2公里,重要地位使得该桥的设计与施工引人注目。

在长江大桥的设计过程中,工程师注重桥梁与环境的协调,采用低风阻断面设计,使得桥梁在强风作用下也能保持较好的稳定性。

此外,还选用了特殊形状的主塔结构,增加了桥梁的美观性和抗倾覆能力。

同时,为了适应航运需求,设计了可升降的中央桥面,方便大型船只通行。

在长江大桥的施工过程中,由于长江水流湍急,施工条件十分恶劣。

工程团队采用了浮船制作主缆和往复运输技术,实现了桥梁的高效施工。

此外,还采用了全封闭脱模技术,确保桥梁施工质量和安全性。

长江大桥的建成充分展示了悬索桥设计与施工技术在土木工程中的应用价值,为中国悬索桥技术的进一步发展奠定了坚实的基础。

大跨度桥梁的设计要点及优化措施探讨

大跨度桥梁的设计要点及优化措施探讨

大跨度桥梁的设计要点及优化措施探讨摘要:我国公路交通体系迅速发展,不断完善,为提高经济发挥了非常重要的作用。

而桥梁作为公路体系的重要组成部分,其在我国交通系统中的占比较大,受限于我国复杂的地质环境,各类大跨度桥梁建设规模也在逐年增加。

因此,必须掌握公路桥梁中大跨度桥梁设计重点,结合建设区域实际情况提出更为科学、有效的设计方案,保证公路桥梁中大跨度桥梁总体建设水平。

论文阐述了大跨度公路桥梁的设计要点,提出了改善大跨度公路桥梁设计水平的优化措施。

关键词:大跨度桥梁;设计要点;优化措施引言随着我国社会经济发展速度不断提高,虽然桥梁设计水平有了相应提高,能够进一步缓解大跨度桥梁设计和运行中的问题。

同时我国当前桥梁建设施工数量也在不断增加,所以,想要进一步确保大跨度桥梁建设的健康发展,就需要保证桥梁建设工作具备安全性和稳定性以及持久性的特点。

另外,对于桥梁设计工作人员来说,需要进一步完善桥梁设计的工作,将内部设计结构全面优化和完善,最终保障大跨度桥梁能够安全稳定的运行。

一、大跨度桥梁特点概述随着我国城市基础建设日益完善,桥梁作为城市重要地标及交通纽带,起到关联城市、疏导交通、美化城市的重要作用。

我国南方城市很多都将桥梁作为城市建设的重要代表之一,如长江大桥、杨浦大桥等,这些都属于大跨度桥梁。

大跨度桥梁主要是指桥梁长度、宽度较大,并且在承载能力、稳定性等方面都较为突出,这也导致了大跨度桥梁在设计中的复杂性、系统性。

大跨度桥梁具有结构规模大、结构组织规划困难、承载能力强等特点。

如图1所示,具体表现在以下四个方面:(1)项目结构规模较大。

桥梁主体结构多为大跨度结构形式,从长度、宽度等层面都突显了桥梁主体的大气、宏观。

(2)在结构组织及规划方面也较为复杂:从大跨度桥梁主体结构可以发现,很多桥梁都需要对该桥体过渡节点进行设计,并根据桥梁实际长度、宽度等进行元素融入。

(3)施工难度高。

跨度越大,工程规模越大,施工难度越大,每个细节都要处理到位。

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大跨度现代悬索桥的设计创新与技术进步1.前言自20世纪90年代开始,原铁道部大桥局自主设计建造了广东省汕头海湾现代悬索桥,随后又设计建成三峡坝下的西陵长江现代悬索桥。

从此开始在中国大陆地区逐步形成了现代悬索桥在设计、计算、施工、构件制造、机械设备以及主缆、吊索与防腐材料等方面的产业链。

从而使悬索桥结构在大陆地区得到了蓬勃的发展与应用。

2005年前后,中铁大桥勘测设计院在承担安徽省马鞍山长江大桥的“予可”、“工可”研究工作中,根据江段的河势演变情况,放弃了当地推荐的一跨2000米的悬索桥方案,建议考虑三塔双主跨悬索桥的等效方案,以节约工程费用。

随后,江苏省决定兴建泰州长江大桥。

在建桥方案的征集评议之后,建桥主管采纳了本人推荐的三塔双大跨的悬索桥方案。

并于2007年正式被批准开工建设。

悬索桥是以主缆、主塔和与之相匹配的两端锚碇为主体的承重结构。

主梁退居为只对体系具有加劲的作用。

承重主缆受拉明确,所用材料得以充分发挥其极限强度。

桥梁的工程造价与其主跨的大小直接关连。

在宽阔深水的江河和海域,在不影响通航顺畅和水流态势的条件下,采用多塔多主跨悬索桥方案,将是在技术上和经济上较为合理可行的选择。

在设计中,只要注意处理好位于主孔中间各塔在顺桥向的可挠性;以保持在单跨活载满布的条件下的主缆水平拉力的平衡传递问题。

其他方面似无太大的技术难点。

下面分别介绍工程完成过半的泰州长江公路大桥的工程实际情况。

以及正待国家审批即将开工的主桥效果图泰州扬中39010801080390基础结构上部完成沉井立面剖面图沉井结构全高约80m,下段为可以自浮的高38m的钢壳,在就近的岸边组拼完成后,再浮拖到江心塔位处。

着落河床稳定后,再以混凝土填充促其下沉至稳定深度。

然后分次用钢筋混凝土接高沉井上段,逐沉逐接,及至设计要求的最终深度。

2008年9月初完成上述作业进行沉井封底。

前后历时约一年。

2009年2月完成了沉井顶部的承台构筑。

整个基础工程至此告一段落。

以下为施工中的几幅照片:底节钢壳岸边组拼底节钢壳浮运到墩位钢壳定位着落河床钢壳夹壁混凝土浇筑沉井接高下沉图沉井清基、封底采取分区平衡对称作业,单次混凝土浇筑量较小;有利于控制沉井终沉姿态,避免发生突沉。

沉井终沉清基、封底图沉井基础是一种寓结构要求与施工手段于一体的构造。

其本身既是基础结构的主体,又是完成主体的作业平台,作为深水桥墩的基础,具有极好的自稳性和抗冲撞的能力,而在用材的要求上很普通,施工机械单一,工序比较简单,工程造价相对而言甚为低廉。

对今后在长江下游段或类似地质条件处建设桥梁的水中主墩基础工程,可能成为领先的范例。

钢塔安装设计方案因受已定的吊重能力控制◇下塔柱节段划分:●钢塔下塔柱共分6个节段;●节段最大高度为15米;●最大节段重量为497t。

◇上塔柱节段划分:●上塔柱共分15个节段;●其中部分节段重量较大,单节竖向分两块安装。

◇首节段安装-塔柱锚固◇钢塔安装流程首节段安装调位与承台空隙间压浆及锚杆张拉下塔柱节段安装安装下塔柱支架◇钢塔节段吊装及上横梁就位2.3 方案设计过程中的讨论与研究三塔悬索桥目前在世界上尚处在理论上的探索阶段,我国则先行一步。

泰州长江公路大桥主桥决定采用创新设计的三塔双主跨悬索桥方案,从2006年开始提出,到2007年底正式开工三塔悬索桥的建设,深受国内外桥梁工程界的广泛关切。

本人于2006年初发表了题为“泰州长江公路大桥主桥三塔悬索桥方案设计的技术理念”的文章,后载入“桥梁建设”期刊2007年第三期中公开发表,对其在技术上的主要原则作了论述。

在整个设计阶段,直接参与主桥结构设计的工作同仁,对于某些存疑之点都经过深入的研究与探讨,而得出明确的可信结论。

其中关于主缆束股与鞍座的摩擦系数的摹拟试验,由西南交通大学土木学院完成。

加劲梁连续通过中主塔的结构处理没有采用简单的飘浮办法。

在竖向保持仍由主缆悬吊的受力状况,不在竖向设额外的支承系统。

但在塔柱内侧,设有竖向限位挡块,对风振或偏载而致加劲梁发生扭转的现象加以主动约束。

在顺桥向以弹性索在梁底与塔的下横梁相连,有效地限制了梁在纵向的运动。

对此前提出采用中央扣的建议,经认真分析计算,发现其对整个结构体系利少弊大。

桥面以上,中主塔在面内为只有顶部一道横梁的简洁造型。

经多方分析计算,确认立柱在面内具有足够的压屈稳定性。

从而排除了增设中横梁或加大立柱横宽的争议。

钢主塔底部与承台的连接,经多方案传力试验研究,最终认定以采用正交传力方式为优,用数量不多的长螺杆加以构造性连接即可。

长螺杆杆身外部在制造过程中即以不凝结胶粘材料加以封闭包裹,然后直接安装在沉井顶层预留的空间位置,再浇注混凝土填至承压面予以封实,然后张拉螺杆,完成塔底与承台的密贴。

多塔大跨度现代悬索桥,国际尚无成功设计和开建的先例,目前,泰州桥施工已完成过半、即将开始上部结构安装。

就其桥梁的使用规模及单跨超千米,和在建桥技术上的多方面创新成就,表明了在技术发展上与经济性的合理融合。

3.武汉市鹦鹉洲长江公路三塔四跨悬索桥3.1 桥位环境与桥式布置该桥位于武汉市中心城区,北接汉阳的马鹦路与鹦鹉大道,南连武昌的复兴路。

与下游的武汉长江公铁两用大桥相距约2Km。

水面向武昌岸扩展到比武汉长江大桥的水面约宽1倍。

通航论证要求鹦鹉洲长江大桥的单孔双向通航净宽应不小于790米。

桥址平面图见图1。

图1 鹦鹉洲长江大桥桥址平面图汉阳江滩已建成为供市民休闲的绿色园林式风光带。

防洪堤北侧,为已建成入住的超高层建筑群。

根据防洪防渗安全要求,两岸滩地不得在堤内设置桥墩的规定和未来河势发展的趋势分析,及两岸接线等背景情况,通过认真分析研究,本桥决定采用三塔四跨悬索桥方案。

如图2所示。

两端主塔位于两岸江滩的坡脚处,中主塔处在水利规划已定的江心潜坝的尾端。

考虑到三座位于水中的主塔墩的宽度及其所引起的紊流范围,主孔跨径定为2×850m。

两端边跨因受两岸接线均为半径600m曲线的制约,边跨主缆的跨度仅225m即进入锚碇。

为了解决由于边跨与主跨的差值过大,而造成边塔两侧主缆拉力差值过大的困难,采取了适当降低边塔和增大中塔的高度,形成中塔与边主塔不等高的布置。

中塔比两端边塔高约18m。

主跨主缆的矢跨比仍为1/9。

图2鹦鹉洲长江大桥三塔四跨悬索桥方案桥式立面图(单位:m)3.2 中塔选型三塔悬索桥的两端边塔的受力与传统的两塔悬索桥基本相同,中塔的设计与泰州桥相比其重点与难点不尽相同。

鹦鹉洲桥位处最高通航水位为20.20m,最低通航水位为10.16m,水位落差较大,不适于完全照搬泰州桥的塔形,而以采用下段为混凝土,上段为钢的叠合结构为宜,既解决下段不怕受水浸的腐蚀,又获得使塔顶具备纵桥向的弯曲挠性。

为此在设计中拟定了上段钢结构一种为纵向独柱形(见图3)和另一种为纵向倒Y形(见图4)进行比较。

经过计算分析,得出如下结论。

纵向独柱方案,在外形上与边塔形状大体一致。

但在最不利加载工况下,钢混叠合面弯矩较大,属于大偏心接触,连接传力所需锚固螺杆数量大,同时又要承受剪切水平力。

施工张拉操作复杂难于确保工程质量。

纵向倒Y形方案,叠合面处的作用弯矩处于小偏心受力状态,剪切力通过斜腿正交下传,仅以小量螺杆形成构造性连接即可,施工质量可靠。

中塔塔高高出两边塔18m,与边塔在造型上虽不尽一致,就全桥而言或许更能体现其结构上的景观效果。

基于上述情况设计决定上段钢塔柱采用纵向倒Y形方案。

图3 纵向独柱中塔方案(单位:cm)图4 纵向人字形中塔方案(单位:cm)3.3 主梁结构及支承体系国内近年来修建的大跨度悬索桥加劲主梁采用扁平钢箱梁已成为常态。

但钢桥面出于多种原因而导致铺装层易于破损,尤其是像武汉市这样四季温差大、高气温、高湿度的地区而言,桥面铺装需经常维护或大修,既耗费资金又造成城市交通的拥堵,本设计有鉴于此,决定主桥采用钢混叠合的主梁方案,力求从根本上提高桥面铺装层的使用寿命。

主梁的结构方案见图5。

本桥为双向8车道公路桥,行车道桥面全宽32.5m。

图5 主梁横断面图(单位:cm)主梁由中心相距31.2m的两片工字型钢板梁组成,沿桥纵向每隔3m设置一道断面亦为工字型的横梁,中心处梁高3.0m,外伸至两片主梁以外,全长38m。

端部形成流线形边箱,以改善主梁的气动外形。

上面铺设厚度16cm的预制钢筋混凝土纵向受力的单向桥面板,通过剪力钉与钢梁的上翼缘板相连接,而成为整体叠合的梁结构。

其用钢量与同等的扁平钢箱梁比,约可节省35%左右。

其制造、焊接等工艺也相对简单。

而由于主梁重力刚度的增大则使全桥的气动稳定性大为提高。

全桥主梁在通过三座主塔处均采取双铰简支,中间设过渡纵梁以调节在行车中的线形顺畅,如采用全桥连续通过三座主塔,则塔处主梁将出现上翼缘钢筋混凝土桥面板难于克服的负弯矩拉力,也使梁端的伸缩变形大为增加,在技术经济上均无优势。

钢主梁按节长15m进行组装,标号C60厚16cm的钢筋混凝土板,纵向长2.5m,横向按行车宽度等分成两块。

预制养生满半年后,先按4个节间约长12m 在预制场与钢梁先行结构性叠合。

起吊节段重量约340t。

节段吊装就位后,钢梁先行将腹板栓节,随后焊接上下翼缘板。

最后完成全梁的混凝土桥面的节段连接与叠合。

混凝土预制板的两端采用厚2cm 的弹性带状垫板,支承在钢横梁上翼缘的两侧,板端相距约50cm,通过伸出两端的纵向钢筋与钢横梁形成结构性叠合。

两侧与纵向钢主梁上的混凝土层,采用预设浅构造缝予以隔开,以保持桥面板仅为纵向支承受力的单一性。

现行的边主梁叠合结构斜拉桥,其受力相对较为复杂。

与悬索桥的主梁受力基本不具备对比性。

3.4 主塔基础及两岸锚碇基础与施工工艺本桥江中水下地质情况相对简单,枯水期水深不大,三座主塔墩均采用直径较大的钻孔灌注桩基础。

北锚碇基础中心离汉阳岸防洪堤约120m,北侧与最近一栋超高层建筑相距约150m,锚碇处地基覆盖层厚度77~82m,其中砾砂层埋深44~47m,土层密实,层面起伏不大,承载力较高,压缩性低,可以作为基础的持力层。

地下水与长江水相通,基础结构采用外径66m,内径44.2m的园环形沉井。

井壁厚度10.9m,按园环中心半径27.05m,每隔18o在井壁中开一个直径7.5m的园孔。

全部采用园形的目的,使井壁在整个下沉开挖过程中具有拱作用呈受侧向压力的形态,使在混凝土中的配筋量将大为节省。

沉井的结构方案见图6。

沉井下沉采取使井内水位保持抬高2m不排水吸泥的方法,并辅以井壁采用空气幕以降低侧壁摩阻力的手段,以尽可能保持周围地层不受影响。

南锚碇基础中心离武昌岸武金堤约160m,周围目前尚无大型建筑等设施。

锚碇处地基表层为填筑土、粉质粘土及细砂层,总厚度约27m左右。

以下为微风化白云质灰岩,是支承基础的可靠持力层。

为了确保防洪堤安全和不造成水土流失,决定采用园形地下连续墙作为构建锚碇基础的施工手段。

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