卢浦大桥结构分析
卢浦大桥主桥工程施工技术
卢浦大桥位于上海市区，是一座连接浦西快速路交通主干道和浦东地区的重要越江设施。
作为世界第二大中承式钢结构拱桥，卢浦大桥自2003年建成通车以来，已经经历了20年的日晒雨淋。
为了提升大桥的安全性和美观度，隧道股份城市运营不断探索实践，形成了一套对交通低影响、对环境更友好的大型钢结构桥梁涂装更新技术。
本文将针对卢浦大桥主桥工程施工技术进行详细介绍。
卢浦大桥主桥工程施工技术主要包括以下几个方面：1. 三角区施工技术卢浦大桥主桥三角区主要包括钢拱座、立柱、钢拱肋、桥面加劲梁、锚箱和端横梁等部分。
钢拱座的安装是关键步骤，它是连接主边跨拱肋、大立柱与砼承台的关键部位，是全桥受力的核心点。
每个钢拱座重约290吨，将每个拱座分成6块制作，在工厂内进行预拼装后，现场安装。
2. 大立柱安装大立柱上面与Z9桥面加劲梁相连，下端与主边跨拱肋交汇到主墩承台上。
单根大立柱长36米左右，断面为55米的矩形，重210吨。
立柱利用300吨吊车单机吊装，根据300吨履带吊的起吊能力，大立柱分段制作，其中下段为24米，重134吨，现场分段吊装拼接。
3. 岸上部分拱肋安装岸上部分拱肋浦东、浦西每侧各分成若干段，采用现场组装的方式进行安装。
拱肋的安装精度要求较高，需要进行精确的测量和调整。
4. 主桥桥面施工技术卢浦大桥主桥桥面结构包括两侧三角区、中跨桥面以上拱肋及由水平索和中跨桥面加劲梁组成的部分。
桥面施工的关键是保证桥面的平整度和承载能力。
桥面施工中采用了高强度螺栓连接，以确保结构的稳定性和安全性。
5. 绿色涂装更新工艺技术创新为了提升大桥的安全性和美观度，隧道股份城市运营探索实践，形成了一套对交通低影响、对环境更友好的大型钢结构桥梁涂装更新技术。
该技术采用了可移动式防护棚等自主创新成果，完成了卢浦大桥桥面以下结构外表面、桥面系以上主拱及附属设施涂装施工。
综上所述，卢浦大桥主桥工程施工技术涵盖了多个方面，包括三角区施工技术、大立柱安装、岸上部分拱肋安装、主桥桥面施工技术以及绿色涂装更新工艺技术创新等。
卢浦大桥PPT
5.方案比较
1.斜拉桥： 优势：造价低、结构性能好,造型挺拔美观, 有丰富的设计、施工经验,工程容易实施， 既技术又经济。 劣势：难以满足应征文件中提出的“使大 桥成为新的标志性建筑”的要求。
5.方案比较
2.协作体系桥 其建筑造型与斜拉桥比相差不多,但结构性 能比斜拉桥差,上部结构与下部结构施工需 具备斜拉悬索2种桥型的施工方法,材料用量 多,造价稍高,为非经济跨径。
2.意义： 卢浦大桥北起浦西鲁班路，穿越黄浦江，南至浦 东济阳路，加强了两岸的交流，缓解了交通压力， 也成为城市的交通枢纽之一。同时，卢浦大桥的 修建刷新了多项世界纪录，突破了许多桥梁难题， 成为了中国桥梁大跨度钢结构拱桥中的典型。
三、工程的设计技术标准及指标
道路等级：城市主干道 设计车速：60KM/H 抗震：地震基本烈度7度 最大纵坡：主线5%，匝道6.4% 主桥：双向六车道，车行道总宽24.5m；每 侧观光人行道宽2.0m 航道净空：净高46m，净宽340m。 主拱截面:为9米高，5米宽
七、施工的主要控制环节
难度极大的中跨拱肋施工,即桥面以上Z8号拱 肋至Z21号合龙段拱肋的安装为本工程的主要 控制环节。 主要从以下几方面进行施工控制： 1.确定合理的中跨拱施工方案 2.施工机具、临时设施和配件（包括拱上吊机、 悬挂移动平台、临时风撑及其他主要施工配件） 3.标准段施工工艺（包括吊前准备、提升安装、 调索）
（6）主桥结构用钢量是世界上单座拱桥用钢量最 大 （7）世界上单座拱桥建造中措施用钢量最大的一 座 （8）大桥所用的16根水平系杆索，是目前世界上 拱桥中长度最大、直径最粗、单根重量最重以及 单根张拉吨位最大的水平索 （9）现场钢板焊接厚度达100毫米，是世界钢结 构桥梁建造中现场钢板焊接厚度最大的一座 （10）目前世界上在单座桥梁重建中使用大型机 械设备和设施最多
卢浦大桥结构分析课件
适用性分析
分析离散元分析在卢浦大桥结构分 析中的适用性，探讨其对于解决某 些特定问题的优势。
案例分析
选择卢浦大桥中的典型结构或部位， 进行离散元分析的案例演示，展示 该方法在实际工程问题中的应用。
大桥的数值模拟和计算
计算方法选择
介绍在卢浦大桥结构分析中采用的数值模拟方法，如有限元法、 有限差分法、离散元法等，并比较各种方法的优缺点。
尊重环境和文化
在结构设计中，设计师充分尊重了桥梁所处的环境和文化背景。例如，主塔的设计灵感来 源于中国的传统元素，与周围的环境和文化相协调。同时，桥梁的建设也尽量减少了对环 境的影响，如采用环保材料和施工方法等。
03 卢浦大桥的结构 分析和计算方法
大桥的有限元分析
原理介 绍
阐述有限元分析的基本原理，将连续体离散为有限个元素，通过节 点连接，运用变分原理建立元素之间的平衡方程。
在加固工程完成后，进行大桥 的再次性能评估和荷载试验， 验证加固效果。通过对比加固 前后的性能指标，评估加固工 程对提高卢浦大桥承载能力和 延长使用寿命的效果。
THANKS
感谢观看
加固方案
施工过程
成效评估
针对卢浦大桥的结构特点和性 能评估结果，制定合适的加固 方案。例如，可采用粘贴钢板 加固法、体外预应力加固法等 方法对关键部位进行加固。
详细阐述卢浦大桥加固工程的 施工步骤和技术要求，包括表 面处理、加固材料安装、质量 检验等环节。确保施工过程符 合规范要求，保证加固工程的 质量。
评估指标
根据检测结果和荷载试验数据，计算卢浦大桥的关键性能指标，如强度储备系数、刚度退化程度、疲劳寿命等。这些 指标可用于评估大桥的安全性和耐久性。
维修建议 基于性能评估结果，提出针对性的维修加固建议，如加固关键构件、更换破损材料、改善排水系统等， 以延长卢浦大桥的使用寿命。
卢浦大桥和东海大桥
(4)承台、墩柱与主梁
高性能混凝土＋钢筋保护层。浪溅区墩柱外表面采用防水涂料。
(5)斜拉索：
拉索钢丝为镀锌钢丝，单根拉索外裹热挤高密度聚乙烯护套，采取密封措施，防止积水。
(6)其它
支座采用三重防腐方案：“耐候钢（有09CuPCrNiA、15CrCuMn、ZG20Mn三种）＋金属喷涂＋重防腐涂装”的防护体系。
应用于卢浦大桥的计算结果：由本研究按第二类稳定计算的最小安全系数为2.3。
此外，考虑到存在制造误差和焊接残余应力，因此必须用局部稳定试验确认其安全度，箱拱缩尺模型(1:4)试验表明:大桥是安全可靠的，能满足正常运营的的要求。
2、抗风研究。
(1)提出卢浦大桥桥位地形模型的风环境风洞试验和卢浦大桥桥位风速采用多个气象站风速统计方法。
六、结语
本设计弥补了现行规范没有涵盖跨海桥梁设计的内容，指导了外海桥梁的设计与施工，有利于确保在外海恶劣环境条件下建设类似工程的安全性，减小施工、运营风险和经济损失。
本工程提高了我国超大跨海桥梁的建设水平。对我国正在规划建设的一大批超大跨海桥梁工程（如：杭州湾跨海大桥、青岛湾跨海大桥、港珠澳跨海大桥等）建设起到了示范与推动作用。
2、用斜拉桥施工方法，安装主拱。
3、引进悬索桥的猫道法安装超长、超重水平索的安装与张拉，16根水平索预制平行钢丝索，长761m，重110t，索径为18cm。
4、结合卢浦大桥结构特点，施工单位负责研制设计拥有自主知识产权的架桥设备。
(1)主拱吊机。
(2)拱上桥面吊机。
5、成功实现钢结构现场焊接质量控制。
上海卢浦大桥与东海大桥
林元培
(上海市政工程设计研究院)
二十一世纪初，上海建成了两座国际水平大桥：上海卢浦大桥及东海大桥。
卢浦大桥2
卢浦大桥一、桥梁简介夜里的卢浦大桥卢浦大桥位于中国上海市卢州湾与浦东新区之间的黄浦江上，曾经是世界上主拱桥最长的拱桥、钢拱桥，其于2009年4月被重庆的朝天门长江大桥超越，但仍然不减它的风采。
卢浦大桥全长3900米，主拱桥长550米，拱顶高于江面100米。
比1977年建成的世界上主拱桥第二长美国Fayetteville新河谷桥长32米，完工于2003年6月28日，建成时曾经号称“世界第一拱”。
大桥建造耗资约25亿元人民币。
卢浦大桥的车行道并非由拱拖起，而是由拱悬吊的，属于斜拉索、悬索、拱桥为一体的桥梁结构。
车行道左右两边的拱几乎在顶点相交，由钢箱梁和27根水平索连接。
2000年10月25日开工建设的卢浦大桥北起浦西鲁班路，穿越黄浦江，南至浦东济阳路，全长8722米，是当今世界第一钢结构拱桥，是世界上跨度最大的拱形桥。
大桥主桥为全钢结构，大桥直线引桥全长3900米，其中主桥长750米，宽28.75米，采用一跨过江，由于主跨直径达550米，居世界同类桥梁之首，被誉为“世界第一钢拱桥”。
入选世界纪录协会世界最大跨度钢拱桥，创造了新的世界纪录。
主桥按6车道设计，引桥按六车道、四车道设计，设计航道净空为46米，通航净宽为340米。
主拱截面世界最大，为9米高，5米宽，桥下可通过7万吨级的轮船。
它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥。
工程总投资20多亿元，2003年6月28日建成通车。
2007年5月1日卢浦大桥上首次亮灯。
桥身呈优美的弧型，如长虹卧波，飞架在浦江之上。
卢浦大桥在设计上融入了斜拉桥、拱桥和悬索桥三种不同类型桥梁设计工艺，是目前世界上单座桥梁建造中施工工艺最复杂、用钢量最多的大桥。
与南浦大桥，杨浦大桥不同，“世界第一拱”卢浦大桥将观光平台安在巨弓般的拱肋顶端，不但使观光高度更高，而且需要游客沿拱肋的“斜坡”走300多级台阶步行观光，增加了观光性、趣味性和运动性。
游客乘坐高速观光电梯直达50米高的卢浦大桥桥面，沿大桥拱肋人行道拾级而上，在“巨弓”背上大约攀登280米，登上100米高的拱肋顶端，站在篮球场大小的观光平台中眺望，浦江美景尽收眼底。
卢浦大桥钢结构桥梁除湿技术浅谈
３ １３ 除湿 后 大 桥 内部设 计 参 数 ．．
温度 ： ≤４ Ｃ； ２ｏ 相 对 湿 度 ： Ｈ≤４ ％； Ｒ ５
上 海 地 处 温 带 ，长 江 中 下 游 地 区 的 黄 梅 多雨 季 节 以及 夏季 高 温 高 湿 对 大 桥 的 中跨 系梁 、中拱 肋箱 ， 边跨 系梁 中 的 内防 腐 带 来 了新 的课 题 。 从跨 江 、 大桥建造历 史记载 ， 海 由于 江 、 表 海 面大 量 水 份 的蒸 发 ，使 桥 始 终 处 于 极 高 的 湿 环 境 中 ， 桥 腐 蚀 、 锈 的 现 象 时 有 发 生 ， 生 概 率 也 大 生 产
中 图 分 类 号 ： ４ ８３ 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０９ ７ １ （ ０ ０）６ Ｏ ２ — ２ Ｕ ４ ．６ Ｂ １０ — ７６ ２ １ ０ － １０ ０
１ 立 交及 桥 梁 发 展 概 况
随 着 我 国科 学 技 术 的 进 步 ， 业 水平 的 提 高 ， 工
跨 系梁 、 中跨 横 梁 。 除 湿 方 式 ： 轮 除湿 机 ， 气 不 断 被 干 燥 ， 转 空 转 轮 不 断再 生 ， 而 复始 ， 证 除湿 机 持 续 恒 定 的 工 周 保
作状态。 ３３ 工 程数 据 （ 表 １ ． 见 ）
卢 浦 大 桥 除 湿 系统 设 置 主 要 结 合 拱 桥 特 点 ，
的设 计 要 求 。 我 国 虎 门 大 桥 ， 扬 大 桥 、 阴大 桥 、 庆 鹅 润 江 重
公 岩 大 桥 等 工 程 ， 采 用 除 湿 防腐 技 术 。 也 由于上 述 各 桥 的结 构 形 式不 同 ， 统设 计 大 桥 除 湿 系 统 采用 除湿 与 循 环 干 风 系 统 相 结合 的除 湿 系 统设 计 ，并 考 虑 分 段 区域 控 制 。
卢浦大桥报告
4 ）卢浦大桥是目前世界上首座采用箱型拱结构的特大型拱 桥，在设计上有所创新 5） 全焊接技术，世界钢结构焊接发展方向 6） 施工方法多样复杂，集斜拉、悬索、钢拱桥为一体 7） 临时索塔显威力 经受考验安然无恙 临时索塔是卢浦大桥主桥施工过程中最关键的施工设备， 它的主要功能是通过设置于索塔上的临时拉索承担中跨拱肋 的悬臂拼装和三角区的内力调整等工作。
3）抗震性能及减震装置研究
4）关键节点(节段)的研究及试验
(1) 拱座、钢拱与拱座连结构造、边拱尾端水平拉索锚固构造、中 跨拱梁结合段构造、施工临时斜拉索塔柱与加劲梁及大立柱连结构 造的受力、构造、加工工艺分析与研究。 (2) 钢拱局部稳定和总体 稳定有限元计算分析，并通过钢箱拱标准节段缩尺模型的加载试验。 对理论计算分析和实际加工工艺进行必要的验证。
道路等级：城市主干道
设计车速：60Km/h
车道总宽：六车道，中间设置中央分隔栏、行车道总宽24.50m 航道净空：净高46m(含2m富裕高度)，净宽340m 计算荷载：汽车－20级 验算荷载：挂车－100
全桥均布人群荷载：2.4 KN/m2
基本风速：U10=32m/s，地表粗糙度类别为Ⅱ类 抗震设防：按地震基本烈度7度设防
2、卢浦大桥设计的挑战与创新
卢浦大桥的建成使之成为“世界第一拱”的特大型全钢 结构拱桥，无论在设计、施工和钢结构的连接技术方面都堪 称世界一流或首创。 1） 主跨550米，世界第一拱 2）软土地基上建拱桥，桥梁界一大难题 3 ）本桥采用钢箱型拱，由于跨径超长，设计时需考虑空间 薄壁杆件的非线性影响（静力、动力）。而目前还没有相应 的设计计算软件。在林元培院士的亲自主持下，完成了空间 薄壁杆件非线性单元刚度矩阵的理论推导工作；并编制了相 应的非线性动力程序的开发；验证了卢浦大桥的结构设计， 同时，对今后同类桥梁的设计打下了良好的基础。
上海卢浦大桥是当今世界第一钢结构拱桥
上海卢浦大桥是当今世界第一钢结构拱桥，是世界上跨度最大的拱形桥。
550米的跨度比排名第二的美国西弗吉尼亚大桥长出32米。
是世界上首座采用箱形拱结构的特大型拱桥，主拱截面世界最大，为9米高，5米宽，桥下可通过7万吨级的轮船。
它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥（除合拢接口采用栓接外），现场焊接焊缝总长度达4万多米，接近上海市内环高架路的总长度。
卢浦大桥像澳大利亚悉尼的海湾大桥一样具有旅游观光的功能。
与南浦大桥，杨浦大桥不同，“世界第一拱”卢浦大桥将观光平台按在巨弓般的拱肋顶端，不但使观光高度更高，而且需要游客沿拱肋的“斜坡”走300多级台阶步行观光，增加了观光性，趣味性和运动性。
游客乘坐高速观光电梯直达50米高的卢浦大桥桥面，沿大桥拱肋人行道拾级而上，在“巨弓”背上大约攀登280米，登上100米高的拱肋顶端，站在篮球场大小的观光平台中眺望，浦江美景尽收眼底。
由于卢浦大桥位于上海2010年举办的世博会会址的中轴线上，因此，镶嵌在卢浦大桥拱肋上的“桂冠”－－拱肋顶部观光平台，将是鸟瞰世博会址的昨天，今天和明天的最佳景点闻名中外的外白渡桥处于苏州河下游河口，频临黄浦江，是旧上海的标志性建筑之一。
现今的外白渡桥，其实已经第三代桥了。
第一代外白渡桥建于1856年，名为“威尔斯桥”，是座木桥。
它是由供职于怡和祥行的英国人威尔斯和宝顺祥行的韦韧、霍梅等20人（多为祥行经理或鸦片巨贩）凑资组起的“苏州河桥梁公司”（中国有史以来第一家以桥梁建造为主的公司）投资建造的。
桥长137.25米，宽7.015米，中间设活动桥面，船只驶过时须起吊。
租界工部局迫于众怒难犯，于1876年在威尔斯桥近侧造了木质浮桥，过桥免费。
因其毗邻外滩公园，定名为“公园桥”。
从此，这里过桥不再付费，遂称之为“外白渡桥”。
而威尔斯桥则由工部局收购后拆除。
这也是第二代桥——“外白渡桥”的由来。
到了光绪年间，木桥几经补修，以不能适应交通发展的需要，工部局决定另建钢桥代替。
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水平拉索长达761m，直径18cm，单根拉索重达100t
节点构造
边跨拱、 中跨拱在 主墩基础 的拱座节 点
施工步骤： 1、岸跨边拱在地上搭支架用 300t履带吊机抬吊河跨拱三 角范围内用500t浮吊安装， 形成三角形稳定体系。 2、在中跨边跨交点的承台上 方竖立用万能构件拼装的钢 塔为主拱悬臂施工做准备。 3、用斜拉桥施工方法安装0m+550m+100m 拱 高：100m 通航净空：340m×46m
软土地基上的推力问题
上海是软土地基，主墩的桩基只能承担垂直力，不承担水平力 利用中承式系杆拱，在主桥二边跨横梁之间的桥面梁上布置16根水平拉 索平衡拱的水平推力，由此造成不平衡力矩将由边墩上的压重来平衡。
4、主拱合拢 合拢拱段构件在工厂精确预制， 两端一头焊接、一头拴接，采用 自然降温和强制顶推的合拢措施。 5、水平拉索安装 拱合拢后，安装桥面梁时，裸拱 将产生水平推力，温度也要产生 推力，因此合拢 后需马上安装水 平拉索，采用悬 索桥中用猫道安 装索的方法进行。
6、桥面梁安装 用二台起重吊机，将构件从船上吊起升至桥面高度与吊杆连接。 从跨中向两旁操作。 7、桥面铺沥青，安装栏杆收尾 8、施工控制 用有限元模型计算各施工阶段各构件的应力与变位，保证施工安全，并预报构件安装标高。
建筑结构选型
卢浦大桥结构分析
箱形断面拱桥
箱形断面拱桥：
用电焊的工艺制造足够大的断面 桥的构件减少 桥型显得简洁流畅
桥面梁为6车 道双箱断面
主拱截面由变高度矩形钢箱（宽5m，高6m~3m）和等 高度倒梯形钢箱（顶宽5m，底宽3m，高3m）组合而成
为加强侧向稳定，主拱呈提篮式的空间结构形态，横向以1：5向桥中心内倾，拱肋、吊 杆和主柱均在同一平面内。