江阴长江大桥设计及施工关键技术
江阴长江大桥北塔基础钻孔桩施工

江阴长江大桥北塔基础钻孔桩施工李显明3 朱旭初33摘 要 介绍大直径、长钻孔桩施工工艺及施工机具。
关键词 钻孔桩 护筒 水下混凝土灌注 桥梁基础 施工工艺分类号 U 445.5513工程师,430050,武汉 铁道部大桥局勘测设计院33高级工程师,430050,武汉 铁道部大桥局勘测设计院1 基础概况及地质情况1.1 基础概况江阴长江大桥主桥是单跨双铰钢加劲梁的悬索桥,主孔跨径1385m 。
北塔墩位于长江北侧近岸水域内,距北岸大堤约100m 。
塔基范围泥面平均高程在+2.0m 左右。
后经挖泥,泥面平均高程为-3.5m 。
北塔为钻孔群桩基础,它由2×48根桩组成,平均桩长约85m ,最大桩长100.7m 。
钻孔桩设计成“嵌岩摩擦桩”,其支承与摩擦所占比例由试验确定。
钻孔桩设计直径2.0m ,桩距5.0m ,设计要求桩端进入岩层3.5m ,且保证嵌岩0.5m 。
钻孔桩平面布置见图1。
图1 施工场地布置1.2 地质情况综合北塔墩地质资料,覆盖层厚约80~90m 。
基本分为4层。
自上向下,第1层为淤泥质亚粘土,含水量高,呈流塑~软塑状,厚度约为10~14m ;第2层为粉砂层,亚粘土、粉砂互层,灰色~深灰色,结构松散~稍密,厚度约30m ;第3层为亚粘土层,呈可塑状,厚度为8~10m ;第4层为细砂、中粗砂,含砾石,砂粒径一般3~7mm ,砾石粒径最大35mm ,底部砾石粒径较大,结构呈中密~密实。
岩层为灰岩,灰色、致密,岩层倾角约为35°~40°。
裂隙发育,充填泥灰质及方解石,胶结紧密,表层风化而破碎。
单轴极限强度约30~40M Pa 。
2 施工场地布置及施工机具、设备2.1 场地布置钻孔桩施工是在由万能杆件组拼的钢平台上进行。
沉渣池和储浆池均设在长江大堤的迎水面一侧,经施工便道,通过泥浆管与钻机和护筒内泥浆相通。
长江大堤迎水面一侧围堰内面积约1000m 2,设45m ×11m 和45m ×13m 的沉渣和储浆池各1个,深度均为2.0m 。
简议江阴长江大桥吊索防腐涂装技术

简议江阴长江大桥吊索防腐涂装技术摘要:通过对江阴长江公路大桥吊索系统现状的分析,结合结合笔者的多年工作实践经验,就江阴长江公路大桥吊索防腐技术进行了阐述,仅供同行参阅关键词:渗水;防腐方案;施工技术中图分类号:k928.78 文献标识号:a 文章编号:2306-1499(2013)03-(页码)-页数1.概述江阴长江公路大桥是中国首座跨径超千米的特大型钢箱梁悬索桥梁,是国家公路主骨架中同江至三亚国道主干线以及北京至上海国道主干线的跨江“咽喉”工程,是江苏省境内跨越长江南北的第二座大桥。
全长3071m,主桥跨径1385m。
江阴大桥主缆吊索系统由吊索、索夹,减震器等结构组成。
采用的是当时比较先进的钢丝热镀锌加pe护套防护体系,上游和下游每侧共设置85对吊索,吊索之间距为16m,每队吊索结构、长度均相同。
其中长度大于10m 的为长吊索,编号为1-33号及54-85,采用带聚乙烯(pe)护套的平行钢丝索股,索股有109根φ5.0mm镀锌高强度钢丝构成,长度小于10m的为短吊索,位于桥的中间部门编者为34-53号,采用φ80iwrc缠绕钢丝绳加pe护套。
2.吊索渗水原因分析吊索是悬索桥的关键承重构件,一般设计寿命为30到50年。
自江阴长江大桥通车至今,在养护检查发现全桥基本上85%的吊索都存在渗水现象。
原因正是由于pe护套这种防护体系本身的缺陷所引起的,主要有一下几个方面:1.由于pe受自重影响,挤塑成型时护套厚度产生局部不均匀和偏心现象,另如果成型扭绞设备不同步,则会产生索股变形,这样钢丝之间就会存在一定间隙。
2.环境和荷载导致的pe护套老化和龟裂,例如拉伸应力和紫外线等。
3.吊索成盘包装,运输,吊装及挂索施工过程中也会造成一定损伤。
4.pe护套和锚具之间很难结合成一体,在吊索长期的震动下,护套和锚具之间产生微小缝隙。
导致雨水很容易渗漏进去,在吊索内部出现水膜,造成腐蚀,对大桥的使用构成严重威胁。
3.防腐方案选择吊索索体采用钢丝绳直径较小,在恶劣的环境下,容易生锈、腐蚀、直至断裂。
江阴长江大桥建设中的重大技术问题

主缆 !这 种 主缆 有 空中 纺 丝法 123法 4和 平 行预 制 钢丝 索股 法 1563法4(563法 具有 钢丝 平 直度 较 好!主缆 孔隙 率小 !工期 短!施 工时 受气 候影 响较 少!但 它在 工厂 制作 需要 较大的 钢索 盘!要求 较大 的起 重运输 设备 和牵 引设 备!每 个索 股 的钢 丝 数较 少 !在 锚 碇 中锚 固 的 装置 较多 !锚体 要大 一些 (在江 阴大 桥施 工中 !经过 两种 方法 比较 !认 为 563法 更 容易 控 制质 量!加 快架 设 速度 !最 终选 用了 563法 (
的 防水 层!防止 水 渗透 腐 蚀 钢面 板 !而 且 要 有很 好 的 高 温稳 定性 !下面 将介 绍解 决主 要技 术难 题的 情况 (
:锚 碇 江阴 大桥 北锚 碇是 巨型 沉井 !座落 在紧 密的 砂砾 层
上!但是 在有偏 心的 自重 和在 主缆 传来 的巨 大拉 力作 用 下!沉井 在整个 施工 和营 运期 的受 力不 断变 化( 这些 荷 载对 沉井 地基 产生 不均 匀的 压力 !使沉 井有 不均 匀的 沉 降( 沉井 上的 锚碇 是偏 在后 方5北 侧6!以便 产生 很大 的 抗倾 力矩 抵抗 主缆 传来 的巨 大的 倾覆 力矩(在主 缆架 设 以 前!沉 井向 后 倾( 为 了 减少 这 后 倾!在 锚碇 后 缘 ’% 的 混 凝 土 暂 不 浇 注!待 加 劲 梁 架 设 以 后 再 浇注 这 锚 体 5图 $6( 为了 监控 北锚 及 沉井 基础 的变 位 和稳 定 !在 沉 井顶 面 #个角 点和 鞍部 顶面 各布 置了 #个监 测点 !从 锚 体 浇注 完 成到 架 设主 缆 前这 #个多 月 时 间 沉井 北 侧 下 沉 ,-;-%%!南 侧 下沉 .;)%%( 在 主缆 架设 完成 后 由 于 ,;<万 吨的 主 缆也 有 约 .#12 的 拉 力作 用 于 锚体 ! 沉 井 沉降 南 侧 大 于 北 侧!不 均 匀 沉 降 约 #%%!散 索 鞍 处的 水 平位 移为 .;’%%!在 加 劲梁 节 段架 设 过程 中 这 不均 匀沉 降继 续在 扩大 (但 是从 施工 过程中 来看 !从 主 缆索 股架 设到 加劲 梁段 吊装 的过 程中 !全桥 没有 形成 完 整 结构 !呈 =松 散 >状 态!锚碇 的 变位 也 不 形 成对 全 桥 受 力的 影响 5只影 响主 缆的 线形 6!通 过调 整主 鞍座 在塔 顶 位置 以控 制主 塔根 部弯 矩( 只有 钢箱 梁焊接 后!形成 整 体使 结构 产生 附加 内力 (钢箱 梁焊 接前 散索 鞍的 水平 位 移 $*;-%%!到桥 面铺 装时 达 #);.%%(运行 $个月 后 累 计 水 平 位 移 达 ’*;"%%!远 远 小 于 计 算 容 许 值 ,#%%(以 上的计 算值 是考 虑了 锚碇 体相 邻土 体在 水平 力 作用 下引 起固 结和 孔隙 水压 力消 散!用 三维 有限 元土 体 固结 分析 !其中 地基 模量 参照 地质 资料 并结 合沉 井封 底 以后 实测 变形 和荷 载的 关系 做了 修改 (
长江大桥主塔施工工艺施工工艺

长江大桥主塔施工工艺施工工艺长江大桥主塔施工工艺长江大桥是中国重要的交通枢纽之一,连接了华东和西南地区。
主塔施工是这座大桥建设的重要环节之一。
本文将详细描述长江大桥主塔施工的工艺流程。
一、背景介绍长江大桥是一座悬索桥,主跨塔高300米,跨度1400米。
主塔施工对于确保大桥的安全和牢固非常重要。
以下将介绍主塔施工的各个环节。
二、基础施工主塔的基础施工是最基础的步骤,其稳固性直接影响整个主塔的安全性。
在基础施工时,首先需要在河床上进行测量并确定基础位置。
接下来,采用钻孔的方式将混凝土灌注到河床中,形成牢固的基础。
三、主塔支撑体搭设主塔支撑体的搭设是为了保证主塔在施工过程中的稳定性。
首先,需要在基础上建立支撑体,并使用钢材进行加固。
支撑体的搭设需要考虑塔身倾斜度、外形和结构的稳定性等因素。
四、主塔形成主塔形成是主塔施工的重要步骤。
通过使用钢骨架和模板,按照设计要求进行主塔的浇筑。
施工过程中需要确保混凝土浇筑的均匀性和密实性,以及模板的准确性。
另外,主塔的形成也需要考虑施工设备的安全和操作人员的安全。
五、主塔竣工装饰主塔竣工装饰是为了提升整座大桥的美观性。
在主塔施工完成后,会进行表面修饰和涂装工作,以保护主塔免受风吹雨淋和日晒的侵蚀。
这一环节需要特别注意选用环保型的涂料,以确保不对长江生态环境造成污染。
六、总结长江大桥主塔施工工艺的顺利进行对整座大桥的安全和可靠性起到了至关重要的作用。
通过合理的工艺流程,包括基础施工、主塔支撑体搭设、主塔形成和主塔竣工装饰等步骤,可以保证主塔的稳固性和美观性,为长江大桥的建设贡献力量。
【以上内容仅供参考,具体施工工艺还需根据实际情况进行细化和调整。
】。
500kV江阴长江大跨越工程施工关键技术

特性
导线 AACSR-500 地线 AC-360 OPGW-350
标准截面积/mm2
500
360
—
○11
为 圆 形 , 外 设螺 旋 型 梯, 内 径 1500mm, 外 径
○12
1700mm,高度约 340m。跨越塔结构如图 2 所示, ○13
图中尺寸单位为 mm。跨越塔参数如表 1 所示。
跨越工程为同塔双回路设计,下相导线悬挂点 ○14
高 度 292m , 每 相 由 4 根 钢 芯 铝 合 金 绞 线 ○15
第 30 卷 第 1 期 2006 年 1 月
文章编号:1000-3673(2006)01-0028-07
电网技术 Power System Technology
中图分类号:TM75 文献标识码:A
Vol. 30 No. 1 Jan. 2006
学科代码:470·4051
500kV 江阴长江大跨越工程施工关键技术
KEY WORDS : Long distance river-crossing transmission project;Ground mounted derrick;Installation of wires by helicopter;Assembly and erection of crossing tower;Installation of wires and conductors without navigation interruption;Power transmission and distribution
— — — 1700
注:*代表合计值。
塔件重/kg
970766 653490 281343 410558 333192 212197 167235 105572 94351 69100 90101 87766 72071 48180 108289 61323 44866 204386 4014786*
江阴长江公路大桥

江阴长江公路大桥姓名:张德鹏学号:20091769班级:土木七班日期:2012.4.10江阴长江公路大桥一、基本信息江阴长江大桥位于江苏省江阴市与靖江市之间,是规划的沿海南北主干线跨越长江的位置。
大桥全线建设总里程为5170公里,投资27.28亿元。
大桥全长3071米,索塔高197米,两根主缆直径为0.870米,主跨1385米,桥面按六车道高速公路标准设计,宽33.8米,设计行车速度为100公里每小时;大桥于1994年11月22日开工,1999年9月28日竣工通车。
江泽民为大桥题名,并为大桥开通剪彩。
江阴长江公路大桥是我国首座跨径超千米的特大型钢箱梁悬索桥梁,也是20世纪“中国第一、世界第四”大钢箱梁悬索桥,是国家公路主骨架中同江至三亚国道主干线以及北京至上海国道主干线的跨江“咽喉”工程。
江阴长江大桥也是当时中国进入世界十大名桥的惟一一座桥。
二、桥梁设计(一)设计条件长江江阴河段河道稳定、微弯,在江阴的西山突出江中,江面最窄处约1,400m,基岩裸露,系石英砂岩和含粉砂泥质岩组成,岩体呈背斜构造,岩层向江中倾斜。
西山桥位靠近南岸侧为深泓区,水深达江阴长江公路大桥55~60m,江中心亦在30m左右,只靠近左岸约200m范围才是10m以内的浅滩区。
桥位区在地质上无大的断裂带和活动断裂带,属6度地震区。
根据交通量分析与预测,15年后交通量将达到75,000辆/d,设计高速公路为2×3m车道,设计车速100km/h。
车辆荷载为汽车-超20级,挂车-300(考虑该桥位于港口附近,集装箱运输车辆较多),车道折减和长度折减,偏载增大等折减为40.0KN/m,同时在车行道利用风嘴两侧设有检修道,人群荷载为3.15kN/m。
设计风速为40.8m/s。
(二)桥型选择和桥跨布置在桥型方案设计竞选中,考虑到桥塔的稳定、对航运的影响、施工难度和节约投资等,最后选择了主桥的桥跨布置为(336.5+1,385+309.34)m。
江阴长江公路大桥钢桥面铺装设计

江阴长江公路大桥钢桥面铺装设计张祥;李洪涛;赵永军【摘要】钢桥面沥青混凝土铺装是大跨径桥梁建设的关键技术之一,备受世界各国工程界的高度重视.江阴大桥采用了浇注式沥青混凝土桥面铺装,在国内尚无工程实例.文章从材料、结构、性能试验、有限元分析等方面介绍江阴大桥钢桥面铺装设计,从荷载调查及应力应变的变化分析了桥面铺装病害成因.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2005(000)005【总页数】4页(P68-71)【关键词】公路桥;浇注式沥青混凝土;桥面铺装【作者】张祥;李洪涛;赵永军【作者单位】安徽省阜阳市公路局,安徽阜阳,210096;江苏省长江公路大桥建设指挥部,南京,210000;中铁十九局集团有限公司,辽宁辽阳,111000【正文语种】中文【中图分类】U443.331 工程概况江阴长江公路大桥(下称“江阴大桥”)是国家“两纵两横”公路主骨架中同江至三亚国道主干线以及北京至上海国道主干线的跨江咽喉工程。
大桥为一跨过江钢箱梁悬索桥,主跨1 385 m,是我国第一座跨径超千米的特大跨径桥梁。
大桥按六车道高速公路标准设计,设计行车速度为100 km/h,主梁采用全焊封闭扁平钢箱梁结构,桥面宽33.8 m。
该桥地处长江下游地区,属亚热带湿润季风气候类型,干湿冷热分明,夏季气候炎热、冬季寒冷。
选择合适的钢桥面铺装结构形式、材料以及恰当的施工工艺,对确保桥面铺装的使用寿命,提高服务水平,显得十分重要。
2 钢桥面铺装使用条件2.1 自然气候条件江阴大桥地处长江中下游地区,属北亚热带季风气候,春季阴湿多雨,冷暖交替,间有寒流;夏季降雨集中、酷热;秋季干旱或连续阴雨相继出现;冬季严寒,雨量较少。
根据当地气象局多年观测资料,其主要气候特征见表1。
表1 主要气象特征气温要素特征值出现时间气温/℃降雨量/mm相对湿度极端最高38 119920701极端最低-14 219770131年平均15 2平均最热月27 77月平均最冷月2 51月月最大平均181 87月一日最大219 619620910年平均80%月最大平均85%由于桥面铺装层位于封闭的钢箱梁结构之上,对于外界温度变化较为敏感。
工程实例-江阴长江大桥

大 桥 地 位
南塔桩基:位于江阴 黄山西山嘴,塔基下 为基岩,岩层倾向江 中。采用钻孔嵌岩桩, 桩径2.80m础:位于西 山脊东侧山坡,为 嵌入式混凝土锚碇, 高42.59m,宽 48.50m,最大长度 82.25m。混凝土总 量11万方,开挖山
体23万方。
北塔桩基:位于江滩软土上,塔基用96根直径2.00m 的钻孔灌注桩,桩长最短为83.00m,最长为94.00m
北锚:在岩深度80.00m,用大型沉井锚固,长69.00m,
宽51.00m(相当于九个半蓝球场大小),高58.00m
(相当于20层高)。为世界第一大沉井。
大桥北锚沉井浇注
大桥北引桥
北引桥50mT形梁
15世界十大悬索桥
大桥全图
江阴长江大桥位于江阴与靖江之间。采用一跨过江、大跨 径钢悬索桥。主跨1385米,目前为“中国第一、世界第四”。 南引桥168米,北引桥1518米,全长3071米。桥面按六车道高速 设计,宽33.8米;设计速度100km/h;主缆两根用5.35毫米的高 强钢丝组成,直径86cm,共17000吨,累计长度10万公里。南、 北锚碇均采用重力式锚方案,北锚碇采用大型深沉井,平面尺 寸为69米×51米,下沉58米,为世界第一大沉井。
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江阴长江公路大桥缆索系统设计反思同济大学 林长川摘要本文将江阴大桥缆索系统设计中的一些问题,对照施工实践所反馈的信息以及近年来国内外悬索桥技术成就,作一次反思,总结一些经验和教训。
关键词主缆分跨背缆主缆垂跨比带锚板索股锚头主缆安全系数钢丝性能指标吊索上下联接长吊索短吊索刚性吊杆可调式销接锚头销接式索夹空隙率江阴长江公路大桥(下称江阴桥)是本世纪我国建成的跨径最大的桥梁,也是世界第四大桥,经过8年多的设计和施工,即将竣工通车。
在悬索桥的四大构件系统:缆索、加劲梁、索塔和锚碇系统中,缆索系统包括作为主要承重构件的主缆以及主缆与其他构件相联系的吊索、索夹和鞍座是悬索桥最重要的,也是独具特色的构件。
它对全桥强度和刚度起决定性的作用,因此,国内外悬索桥都对缆索系统给予高度重视。
笔者有幸主持了江阴桥缆索系统的全过程设计,并在施工阶段作为设计代表,又经历了图纸到实桥的实践过程。
实践是检验真理的唯一标准。
通过施工实践,设计时所考虑的问题有的为实践所肯定,成为经验;有的则为实践所否定,而成为教训。
无论是经验还是教训,对于后来都一样可贵。
在这8年多的时间里,悬索桥技术取得了突飞猛进的成就,国外建成了像明石大桥、大带东桥这样的超级悬索桥,国内的现代悬索桥也从无到有,建成多座各具特色的大桥。
笔者期望将当年设计中对一些问题的构思,对照这些技术成就和施工实践所反馈的信息,对江阴桥缆索系统设计作一次检讨,总结一些经验和教训,能对我国悬索桥技术的发展有些裨益。
一、主缆设计1.主缆分跨经比较,江阴桥主缆采用单跨悬吊,边跨主缆采用不吊加劲梁的背缆形式。
实践证明,这种形式在江阴桥的实际情况下,不仅经济、方便施工,还能增加桥梁的整体刚度,是合理的选择。
江阴桥南锚碇锚固于西山山体,因受西山地形制约,南边缆跨度取309.36m,边缆倾角为27.072。
为使南、北主索鞍尺寸相同,便于制造,北边跨也采用相同的倾角,跨度取336.5m。
而中缆塔顶倾角为20.70l。
如果不受地形限制,根据“主缆在塔顶两侧的夹角尽量相近”的原则来设计,南、北边跨的跨度应分别取439m 和480m。
两种边跨跨度的参数比较如表1。
表中可见:①边跨跨度加大,一方面使边缆长度增加约32%,活载产生的弹性伸长量增大;另一方面使边缆的垂度增大约89%,这两者的增大最终都会导致桥塔的受力变坏,塔底弯矩增加约21%,并使桥梁的整体刚度下降,塔顶水平位移增大约20%;②边跨跨度加大,虽然边缆的截面积减小了,但是,边缆的长度却增长了,综合的结果,边缆的用钢量还是净增约24%,计1472t。
必须说明,江阴桥边跨钢丝用量的节省还得益于参考了博斯普鲁斯、青马等桥的经验,按照中缆和边缆不同缆力分别设计中缆和边缆截面积,边缆比中缆多的32根索股锚固在四只主索鞍鞍槽顶部特设的横梁上,将原来l6根长约2185m的长索改为32根约386m的短索。
较之过去一般悬索桥所习用的全缆截面相同的做法,中跨主缆钢丝用量节省了507t。
也就是说,江阴桥边跨钢丝用量节省的1472t 中,因边跨缩短节省965t ;因采用边缆加股的做法节省507t 。
江阴桥边跨跨度的缩短虽然起因于地形因素,但是,受此启迪,使笔者深深体验到缩短边跨跨度的好处。
即使不受地形制约也应该缩短边跨跨度。
边缆跨度决定边缆倾角,边缆倾角对边缆缆力、桥梁的整体刚度和桥塔受力都有影响。
尼尔斯J ·吉姆辛认为: “边跨长度对塔顶水平位移有很重要的影响。
”,“三跨结构中主跨的挠度将与边跨与主跨之比密切相关。
”“与边跨长度具有如此强烈的相依性可解择为:弹性应变和垂度变化这两者的作用都随缆索长度的增加而增加。
”[1]经笔者估算,如果不考虑地形因素,对跨度l000m,跨比l /11的桥梁,边缆倾角约30。
左右,钢丝用量最省,37。
左右对整体刚度贡献最大[2]。
实际上,因地形制约以及边缆与中缆缆力差限制,往往不可能达到这样大的倾角。
因此,设计原则应在地形和缆力差允许的情况下,使倾角愈徒愈好,也就是应该尽量缩短边跨。
江阴桥缩小边跨,又采用边缆加股的做法,应该是悬索桥技术的一项进步。
但是,有些人却认为,加大边跨,使边缆与中缆倾角相同,取消边缆附加索股,可简化主索鞍构造,其实这是因小失大的想法。
有些专著的作者也以为“从总体受力角度要求边跨与主跨的主缆水平分力在塔顶处互相干衡,这要通过边跨与中跨的主缆在塔顶两侧的夹角尽量相近来保证。
”因此,如果不受地形制约,边跨跨度就应该根据这个原则来确定。
[3]实际上,这种设计原则是值得商榷的。
悬索桥的主缆由中缆和边缆组成。
对于大多数悬索桥来说,不论单跨还是三跨,中跨的跨越能力都是倍受关注的。
由于悬索桥的主要承重构件是主缆,因此,中跨的跨越能力是跨 别 北 边 跨南 边 跨 跨 长 实际采 用跨长336.5m/0.24L 主鞍两侧倾角相等跨长480m/0.35L △%实际采 用跨长309.36m/0.22L 主鞍两侧倾角相等跨长439m/0.32L △%边 缆 力 82807750 -6.4 8280 7750 -6.4 边 缆 长 度 401.4533.4 32.9371.5 490.5 32.0边 缆 垂 度 2.5704.895 90.5 2.174 4.099 88.5边缆截面积 1.01060.9460 -6.4 1.0106 0.9460 -6.4 边 缆 用 钢 3184.43961.1 24.42947.2 3642.5 23.6轴力 67705660 -16.46770 5670 -16.2塔 底 受 力弯矩 65900 79900 21.264100 77800 21.4塔顶水平位移(向北为正)0.196 0.237 20.9-0.177 -0.212 19.8表1 江阴桥两种边跨跨度的参数比较(单位:吨,米)由中缆的强度和刚度来决定的。
而中缆是由索塔和边缆所组成的结构来支承的,支承的刚度也就支配了中缆的刚度。
在索塔和边缆所组成的支承结构中,边缆又起着主导作用,边缆的刚度直接影响索塔的受力,也影响中缆的刚度,因此,边缆的设计至关重要,不可忽视。
实际上,这和三跨连续梁的边跨对中跨的作用以及斜拉桥的背索和辅助墩对中跨的作用的道理是一样,都是以提高边跨对中跨的支承作用来加强中跨的刚度和跨越能力的。
实践证明,有意识缩短悬索桥的边跨跨度可有效改善索塔受力,节省主缆钢丝用量,提高整桥刚度。
如果,再配合使用增加边缆索股的做法来避免因边缆缆力增大带来中缆钢丝用量增加,则可进一步节省钢丝用量。
2.主缆垂跨比选用主缆垂跨比是主缆线形设计中一项重要指标。
它影响缆力,从而影响钢丝用量;影响水平拉力,从而影响锚碇。
此外还影响桥梁的整体刚度、塔高和吊索长度。
综合考虑这些因素,江阴桥采用的主缆垂跨比为1:10.5。
由于爬模技术的进步,无论是钢塔还是混凝土塔,增加塔高都不是难题,因此在满足桥梁的整体刚度的前提下,增大垂跨比有利于节省钢丝用量和减小锚碇尺寸。
大跨悬索桥具有足够的重力刚度,可以采用较大的垂跨比。
大带东桥跨度1624m,重力刚度大,大胆地采用1/9垂跨比,取得很好的经济效益。
江阴桥跨度较大带东桥小,加劲梁也较轻,重力刚度远不如大带东桥大。
加之,我国现行桥规,对悬索桥刚度要求过于苛刻,即使采用1:10.5的垂跨比,实际的挠度值已超出桥规的允许范围。
按桥规对悬索桥的规定:荷载在同一桥跨内移动所产生的正负挠度绝对值之和应不超过跨度的1:400。
江阴桥在6车道荷载作用下,正挠度3.33m,负挠度1.85m,叠加为5.18m,仅为跨度的l/267。
如果只考虑单向挠度也只达跨度的1/416。
这里需要讨论的是现行桥规悬索桥挠度规定对特大跨度悬索桥的合理性。
如能放宽,可使我国悬索桥设计更为经济、合理。
3.主缆索股锚头型式江阴桥为配合螺杆式锚固系统,采用带锚板的主缆索股锚头。
由于第一次设计这种形式的锚头,缺乏工程经验,为谨慎计,考虑到索股安装时锚板容易转动,便于孔眼与螺杆对准,将锚板与锚头分开(如图1)。
这样做还使得锚板与锚杯有可能采用不同的材料,锚杯使用铸钢,满足复杂的形状需要;锚板则使用锻钢,以满足复杂的受力要求。
从索股安装实践看,前者的考虑似乎没有必要;而后者只要适当调整锚板尺寸,锚板与锚杯使用同样的铸钢也有可能。
如将锚板与锚杯做成一体,还可节省锚头长度,减轻重量,节省材料,并可避免锚板刮伤钢丝。
丰都大桥与海沧大桥的实践都证明了这一点。
尽管这两座桥索股都是91丝的,对127丝的索股,做些改正也应该是可行的。
图l 带锚板主缆索股锚头1-索股;2-锚板;3-锚杯4.主缆安全系数取用江阴桥主缆安全系数取2.5。
悬索桥验算安全系数时,一般都是考虑各钢丝均匀受力的,并未考虑局部弯曲等因素所产生的“次应力”。
如果认真分析一下主缆的次应力,其数值是相当可观的。
粗看2.5的安全系似有必要,再说主缆是悬索桥的主要受力构件,它在桥梁的整个使用期中是不能更换的永久性构性,需要确保万无一失。
40年代以前建造的悬索桥主缆安全系数都大于2.5,至今日本所建造的悬索桥大多数也采用这个数值,这是问题的一个方面。
然而另一方面,主缆安全系数又直接影响主缆的“效率系数"。
在影响主缆效率系数的钢丝强度、垂跨比以及安全系数三大要素中,钢丝强度的提高是需要付出代价的;垂跨比的增大有时受整桥刚度等制约;唯独安全系数的降低却是免费的,跨径愈大其效益越是可观。
在当今11座千米以上的悬索桥中,有6座主缆安全系数小于2.3。
英国自建造塞文桥以来,随后的博斯普鲁斯两座桥、享伯桥以及青马大桥的主缆安全系数始终保持在2.29。
值得重视的是明石大桥,主缆安全系数为2.2,加之使用l800MPa的超强钢丝,使主缆效率系数达到0.74,遥遥领先于其他大桥。
更值得注意的是大带东桥,主缆的名义安全系数仅2.0,是目前各悬索桥中最低的。
加之采用l/9大垂跨比,尽管仍使用l570MPa强度的钢丝,主缆效率系数仍能达到0.80。
这些大桥之所以敢于采用这样低的安全系数,是出于以下考虑:由于大跨悬索桥的恒载占85%以上,恒载的计算是可以很准确的,而且在桥梁使用期中超载的可能性较小,没有必要与活载采用同样的安全系数。
如果将恒、活载分别考虑,恒载超载系数取1.15,活载超载系数取3,再考虑1.4的材料安全系数,综合的名义安全系数也只是2。
实际上材料的安全系数1.4是不必要的,因为设计上所取的钢丝强度是实际钢丝强度的下降,实际钢丝强度有变化幅度,其平均强度总是较下限大,安全度相当富裕。
5.主缆钢丝性能指标规定江阴桥主缆钢丝性能指标需要反思的是强度、扭转和直线性指标。
强度指标为适应国际招标要求,定为国际上通用的1 600~l 800MPa。
目前国内生产的缆用钢丝完全可以替代泊来品。