旧金山奥克兰海湾大桥(钢结构受力分析精品PPT课件
美国旧金山海湾大桥
美国旧金山海湾大桥钢结构制作及解决方案文/张陕峰美国旧金山奥克兰海湾大桥总跨度为565m，其中左跨长180m，右跨长385m（见图1）。
这座正在建造的自锚式悬索桥成为桥梁界设计和制造的一个挑战，目前引起国际桥梁界越来越多的关注。
本文主要介绍了奥克兰海湾大桥钢塔和钢箱梁制造的总体工艺及预拼装技术。
制造背景2006年，振华重工被指定为美国新海湾大桥所有钢箱梁和钢塔的钢结构供应商，提供钢塔和钢箱梁在内的4500 0t钢结构、15000t临时安装桁架和临时塔钢结构，同时提供1700t起吊能力的浮吊供岸边桥梁安装。
钢塔总高为160m，分成4个节段，塔柱为变截面5边形结构，由20层联系横梁互相连接塔柱（见图2）。
奥克兰海湾大桥钢箱梁总长为605m，宽度约为70m，高度为5.5m，典型的单跨钢箱梁节段宽度约为28m，整个钢箱梁有独立的东侧钢箱梁和西侧钢箱梁组成，并由一系列的联系横梁连接，主体结构为栓焊结构。
钢箱梁的材料选用ASTM A709M GR.345（见图3）。
振华重工指定长兴基地作为这个令人关注的项目的制作和安装基地。
长兴基地位于长兴岛，在中国东海之滨，距离桥位约11300km。
它占地面积超过300万平方米，拥有深水岸线5公里，其中3.7km岸线为重型码头，适用于大型船舶的装卸。
超过2500名员工参与制造这座钢桥，总承包商ABF公司雇佣了近200个检验员，加州交通部雇佣了近60个检验员。
在这个过程中，超过50万平方米的场地和车间，被用于这个桥梁项目。
在制造过程中，工程的顺利完成，先进的技术和设备均起着尤为重要的作用，其中包括电脑数控切割技术，及钢板校平机，铣边机、U肋倒角机、电脑数控U肋折弯机、多头龙门焊机、电脑数控钻孔机等设备。
一系列重大的制造关键技术被应用到预处理、制作、检验、预拼装和运输中，详见如下。
钢塔制造钢塔塔柱制作的关键点主要包括厚板焊接、塔柱装配精度的控制、塔柱机加工和整体预拼装。
厚板焊接钢塔柱面板厚度较大，最厚为100mm，面板对接主要为60mm与90mm对接、75mm与100mm对接，面板焊缝坡口深，CJP焊接内在质量和焊接变形控制难度大。
金门大桥结构赏析PPT课件
缺点：悬索桥的坚固性不强，在大风情况下交通 必须暂时被中断。悬索桥不宜作为重型铁路桥梁。 悬索桥的塔架对地面施加非常大的力，因此假如 地面本身比较软的话，塔架的地基必须非常大和 相当昂贵。悬索桥的悬索锈蚀后不容易更换。
悬索结构
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优点：受力明确，相互协调性好。
缺点：变形能力差，承载力有限。
桁架结构
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金门大桥结构图
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谢谢！
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经典结构之 ——金门大桥
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By：骆天浩1
位于美国加利福尼亚州旧金山长1900多米的金 门海峡上
历时4年，耗费10万吨钢材，耗资3550万美元
桥梁工程师约瑟夫·施特劳斯
世界上第一座跨距超过1000米的悬索桥
金门大桥
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2
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桥梁结构
悬索结构 桁架其它桥梁结构悬索桥可以使用比较 少的物质来跨越比较长的距离。悬索桥可以造得 比较高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要 在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比 较深的或比较急的水流上建造。
钢桥设计悬索桥.pptx
• 8.3 悬索桥的构造特点 • 主缆 • 编制方法——PS法 避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉 设备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、127Φ5左右钢丝，最重可达40吨。
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• 8.3 悬索桥的构造特点 • 主缆的保护
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• 8.1悬索桥概述 • 悬索桥的发展 • 进入二十世纪以来，悬索桥进入了一个朝低高度主梁、高强度材料和大跨径方向发展的阶段，加 劲梁以桁架为主，梁的高跨比在1/150左右。 • 二战后，悬索桥进入了新的发展时期，欧洲各国采用了抗风性能好的薄壁箱形截面加劲梁。
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• 8.1悬索桥概述 • 我国悬索桥的发展 • 汕头海湾大桥 • 西陵长江大桥(主跨900米) • 广东虎门大桥(主跨888米) • 香港青马桥(主跨1377米) • 江阴长江大桥（主跨1385m）
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• 8.1悬索桥概述 • 按锚固形式分 • 地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。 • 自锚式：主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）承受；竖直分力（较小）由端支点承 受。适宜：跨度不大、软土地基、城市桥等。 • 按力学性态分 • 柔性悬索桥 • 刚性悬索桥
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• 8.1悬索桥概述 • 典型的悬索桥
• 截面形状（六角形）
• 尖顶形； • 平顶形； • 方阵式；
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• 8.3 悬索桥的构造特点 • 主缆 • 编制方法——AS法 通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后 （可达400～500根）编扎成一根索股。钢束股数较少，便于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆 时抗风较弱所需劳动力也较多。
美国旧金山—奥克兰新海湾大桥-悬索桥--钢塔-双箱-钢箱梁制造方案-中文版
美国旧金山—奥克兰新海湾大桥钢梁制作方案目录1 工程概况 (4)2 结构特点分析及制造关键项点 (6)2.1 结构特点 (6)2.2 制造关键项点 (7)2.3 关键工艺 (7)3 主梁制作总体构思 (8)3.1 制造场地 (8)3.2 钢结构车间工艺布局 (8)3.3 安庆钢结构制造基地工艺布局 (10)3.4 工艺流程 (11)4 钢箱梁制作工艺 (11)4.1 钢板预处理 (11)4.2 U形肋的加工 (12)4.3 板单元的制作 (15)4.4 纵、横隔板的制作 (18)4.5 锚箱的制作 (20)4.6 横梁的制作 (22)4.7 自行车道钢梁的制造 (23)5 钢箱梁组装及预拼装 (24)5.1 钢箱梁梁段组焊工艺 (25)5.2 梁段组焊工艺 (31)5.3 工艺保证措施 (32)5.4 梁段预拼装 (32)6 梁段接长及吊装节段预拼装方案 (35)6.1 梁段接长工艺 (35)6.2 梁段接长预拼装工艺 (36)6.3 钢梁焊接工艺方案 (38)6.4 高强度螺栓施拧工艺 (39)7 油漆涂装与保护 (41)7.1 配套方案 (41)7.2 基本要求 (41)7.3 钢箱梁的保护措施 (44)8 钢箱梁节段存放、场内运输及下水 (45)8.1 梁段存放 (45)8.2 梁段场内运输 (45)8.3 接长前钢梁的下水方案 (45)8.4 下水程序 (47)9 钢箱梁的远洋运输 (47)10 施工准备 (49)10.1 技术准备 (49)10.2 工艺试验准备 (49)10.3 工装设计 (49)11 质量控制 (51)12 钢梁制造质量管理体系 (51)1 工程概况旧金山-奥克兰新海湾大桥为自锚式单塔不对称型悬索桥，悬索段总长625m，分东面宽77m。
在钢塔东侧加装5.5m宽的自行车专用道。
钢梁总重29065吨，自行车道钢箱梁重1273吨。
主梁为封闭钢箱梁，顶板、底板、斜底板、腹板均为正交异性板结构。
大国重器美国旧金山奥克兰新海湾大桥建造始末-上海焊接学会
《大国重器》美国旧金山奥克兰新海湾大桥建造始末刘榴1.美国旧金山奥克兰海湾旧桥旧金山-奥克兰海湾大桥(San Francisco-OaklandBay Bridge)，简称海湾大桥(Bay Bridge)，是位于美国旧金山湾区，连接旧金山、耶尔巴布埃纳岛（Yerba Buena Island）以及奥克兰的桥梁。
整个海湾大桥由西桥和东桥组成（见照片），是横跨全美国的80 号州际公路一部份，是旧金山到奥克兰的直接通路，每天约有27万辆次汽车从这座大桥的双层桥面通过。
海湾大桥是世界上跨度最大的桥梁之一,也是最繁忙的桥梁之一。
图1.1 奥克兰海湾大桥的东桥（旧桥）图1.2 奥克兰海湾大桥的西桥注1注1：西桥是由四座索塔组成的悬索桥，拥有六个桥跨。
图1.3 西桥夜景1989 年10 月17 日，旧金山发生里氏6.9 级大地震，导致东桥E9 号桥墩上层桥面一段15 米长的桁架路面倒塌到下层桥面上（见右上图），导致一人死亡。
这是该地上个世纪经受的第二次大地震。
当局决定在旁建起一座新桥，建成后将旧桥拆除。
图1.5新海湾大桥效果图图1.6 新海湾大桥在建造中（右侧为旧桥）图1.7横截面示意图重建后的新大桥将成为美国西部又一新地标新海湾大桥桥塔由四个五边形柱体组成2.振华重工取得新海湾大桥项目经过激烈的竞争，上海振华重工（原振华港机）于2006 年7 月一举取得美国旧金山奥克兰湾新海湾大桥的钢结构工程的总承包合同。
振华重工是整个新海湾大桥唯一的分包商。
中国为美国造大桥，被媒体称为“中国制造业首次进军世界大型钢结构市场”。
新海湾大桥的钢结构由钢塔和桥面钢箱梁组成。
钢塔标高160 米，建成后的新海湾大桥是世界上同类桥中跨度最大、塔身最高的钢桥，也是世界上最长的自锚式悬索桥。
塔身由4 根不等边5 角形钢柱和联系横梁组成，采用栓焊结构，所用最大板厚达100 毫米，总重量13,000 余吨。
桥面钢箱梁全长605 米，高5.5米。
世界著名桥梁赏析
世界著名桥梁赏析Appreciation of World Famous Bridges李伟东1目录/ CONTENTSForth Bridge Brooklyn Bridge 12London Tower Bridge 78Sydney Harbour Bridge San Francisco-Oakland Bay Bridge34Millau Bridge 910Rion-AntirionBridge Golden Gate Bridge 511Samuel Beckett Bridge Bixby Bridge6122“美就是感性认识的完善。
”鲍姆加登近代哲学家对美学的看法“一切绝妙的美都显示出奇异的均——美学的创立者鲍姆▪加登“美就是理性的感性显现，以最完善的方式表达最高尚的思想那就是美“衡关系。
”——弗朗西斯▪培根的标准式，表达最高尚的思想，那就是美。
——黑格尔“最动人的美好像是最完善地表达材料强最动人的美好像是最完善地表达材料强度与荷重之间的斗争所形成的。
”——叔本华“桥梁艺术”“功能合理就是美。
”——路易斯▪沙利文有其独特的美！301Forth Bridge —福斯桥WORK REPORT4Forth Bridge5Forth Bridge晚晴风云人物曾国藩两位著名弟子之一1896年出访俄、德、荷、比、8法、英、美、加国参观福斯桥6李鸿章Forth Bridge福斯桥地理位置Forth Bridge福斯桥位于苏格兰首府爱丁堡城北福斯湾。
7Forth Bridge 福斯桥地理位置Forth Rail Bridge（1890）Forth Road Bridge（1964）Queensferry Bridge（2017）8Forth Bridge9Forth Bridge早在1806年，人们就提出于福斯湾建立隧道，1818年，James Anderson （詹姆斯ꞏ安德森）第一个提出在福斯湾建立桥梁，但被铁路委员会驳回，直到半个多世纪后，这项决议才正福斯桥简介式被通过，并由Thomas Bouch（托马斯ꞏ布奇）主持修建。
《旧金山金门大桥》课件
目录
• 金门大桥的简介 • 金门大桥的建筑美学 • 金门大桥的历史意义 • 金门大桥的旅游价值 • 金门大桥的未来发展
01
CATALOGUE
金门大桥的简介
建设背景
旧金山位于美国西海岸，是重 要的港口城市和旅游胜地。
20世纪早期，随着城市人口和 经济的增长，交通拥堵问题逐 渐凸显。
为缓解交通压力并促进旅游业 发展，旧金山市政府决定建设 一座横跨金门海峡的大桥。
建设历程
1933年，金门大桥开始建设。 1937年，大桥正式通车。
大桥建设过程中克服了诸多技术难题，如大峡谷和海峡的跨度、地震活动等。
桥梁特点
金门大桥是全球最著名的悬索桥 之一，其独特的红色桥身已成为
旧金山的标志性建筑。
CATALOGUE
金门大桥的历史意义
对旧金山的影响
01
02
03
城市标志
金门大桥成为旧金山的象 征，代表着这座城市的独 特魅力和精神。
旅游业发展
金门大桥成为游客必游之 地，极大地促进了旧金山 的旅游业发展。
城市形象提升
金门大桥的壮丽和标志性 使其成为旧金山的一张名 片，提升了城市的国际知 名度。
对美国的影响
桥面装饰
桥面景观
金门大桥的桥面设计注重景观的营造，通过设置观景台和观景走廊，让游客可以 欣赏到旧金山湾的美景。同时，桥面还装饰有雕塑和灯饰，增添了桥梁的艺术气 息。
夜间照明
金门大桥的夜间照明设计也是一大亮点，通过合理的灯光布置和色彩搭配，使桥 梁在夜晚更加璀璨夺目，成为旧金山夜景的一大标志。
03
响。
工程标准
金门大桥的建设标准和质量成为世 界其他桥梁建设的重要参考。
桥梁结构抗震设计PPT120页
图中的横坐标为结构自振周期T（以秒为单位）
根据设计反应谱计算的单质点地震作用为：
FE CiCzkhG CiCz1G(5 3)
kh | xg |max / g
G mg
| xg x* |max / | xg |max (5 4)
1 kh
式中，水平地震系数Kh和动力放大系数β的乘积即为 水平地震作用影响系数α1 （无量纲）；
i 1
i 1
第i个质点的地震作用Fi为
Fi CiCzkH 11Gi Hi / H (5 10)
5.2
桥桥梁梁按按反反应应谱谱理理论论的的计计算算方方法法
四. 桥梁构件截面抗震验算--按反应谱方法
1、抗震荷载效应组合下截面验算设计表示式：
Sd b Rd
Sd Sd g Gk ; q Qdk ;
H≤12米时 整个结构采用 1 H＞12米时 随结构高度而变，底面
1，墩台顶面及顶面以上 2 ;中间任一点处的 I 1 Hi / H0
式中H对于桥墩为墩顶面至基底（即基础底面）的高 度（以米计），对于桥台则自桥台道碴槽顶面至基底 的高度。
Hi为验算截面以上任一质量的重心至墩台底（即基础 底面）的高度（以米计）。
桥梁按反应谱理论的计算方法
表5—2 综合影响系数Cz
桥梁和墩、台类型
桥墩计算高度H (米)
H 10≤H< 20≤H<
<10 20
30
柔性 柱式桥墩、排架桩墩、薄 墩 壁桥墩
梁
实体 墩
天然基础和沉井基础上实 体桥墩
桥
多排桩基础上的桥墩
0．3 0
0．2 0
0．2 5
0．33 0．25 0．30
0．35 0．30 0．35
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主航道桥为单塔自锚式钢结构悬索桥，跨径为 (385+180)m。两主缆直径为0．78 m，东侧(385 m 侧)主缆锚固在东墩处的梁上，其索鞍由箱梁支承， 并设计成可移动的，以平衡两主缆索力差；西侧 (180 m侧)主缆通过两分离的索鞍环绕在西墩上，西 墩上设计一个预应力帽梁，其重量可以平衡桥梁跨 径不对称而在西墩产生的恒载拔力，同时承受西墩 两主缆在运营荷载和地震荷载作用时其索鞍产生的 不同应力。钢塔总高约160m，由4个相对独立的五边 形塔柱和“剪切连接”横梁组成。这些联系横梁， 可以在大地震中独立运动并且吸收大部分的冲击力， 从而保护主结构免受灾难性的破坏。新海湾大桥是 世界第一大单塔自锚抗震悬索钢结构桥梁，设计难 度和制造难度大，设计要求抗震设防烈度8度，设计 要求每天3O万辆车通过(图1、图2)。
➢ 新海湾大桥全部钢构达4．5万t，其中钢塔约1．3万t、钢箱梁约3．2 万t。钢塔总高约160 m，由4根五边形塔柱和“剪切连接”横梁组成， 最大板厚达到100 rnm；钢箱梁总长约605 m，宽约70 1"13．，高 5．5 m，由东、西两侧钢箱梁和中间连接横梁组成，
东侧钢箱梁外侧配有自行车道，西侧钢箱梁采用了 配重块，钢箱梁最大板厚达100 mm。
初步设计指南
主干线结构、缆索结构跨越 航行通道 塔高限制、平行双桥面、垂 直塔
均匀设计、160米跨度引桥
非钻石形塔
设计考虑
设计使用寿命150年
设计采用塑性机制 地震后无须检查或维修难 以到达的部位
降低维护和修理 视觉上的一致性（材料和 形状)
•最小数量的伸缩缝和 支座
•保护桥面板和缆索系 统
•高品质的材料
钢箱梁制造难点：
U肋顶板制作要求顶板焊后，不允许火工校正，且焊接 后顶板平整 度要求控制在横向3/1000，纵向1/1000以内；
U肋与面板角焊熔深要达U肋板厚（12mm）的80%，
不得焊穿，焊缝 采用UT加相控阵方法进行检验，顶板单
元吊装过程中不得安装吊耳；
横隔板作为钢箱梁的骨架，横隔板制作精度要求高，对 于控制箱 梁的截面尺寸和外壳板平整度至关重要；
东西两线部分桥段线型不一致，节段合拢时，既有纵向 拱度又有 横向旁弯，部分节段还存在截面扭曲，给节段装 配制造带来了很大的 难度．
SAS 施工顺序
SAS 施工顺序
SAS 施工顺序
补充：
对建设者们来说，奥克兰新海湾大桥也许是他们一生中最大的建筑项 目。对加州而言，这座大桥也是其历史上最大的桥梁项目。业主、总 包和制造单位对该项目的产品制造都非常重视，从材料采购和验收、 工艺创新、施工图纸设计和审查到模型段制造，每一步都严格按合同 要求执行，美国新海湾大桥正式产品的生产在一个有序、高效、高质 量的状态下运行。
美国旧金山—奥克兰新海湾大桥
（钢结构制造技术）
第1页
美国新海湾大桥介绍
美国新海湾大桥是世界第一 大单塔自锚抗震悬索钢结构 桥梁，被视为迄今世界上最 昂贵、抗 地震技术含量最高 （可抗8级地震）、寿命最长 （150年）的桥梁， 能确保 每天30万辆车通过。该桥 制 造难度属于世界级水平，建 成 后的新海湾大桥可与美国 东海岸 标志自由女神像相媲 美，是今后 进入美国旧金山 市的标志性建筑 。大桥全部 钢构共计重达4.5万吨 ，主 要由钢塔、钢梁和自行车道 等三部分组成。
•除湿器
抗震性能标准（150年设计寿命）
经历过功能性 地震即可全面
恢复通车
轻微的非弹性反应 狭窄的混凝土裂缝 没有明显的永久性损坏
经历过安全性 地震后经检查 即可恢复通车
在
结构钢有限的屈服变形 少数混凝土剥落 少数钢筋屈服 伸缩缝损坏
地震安全性评价
是根据对建设工程场址和场址周围地震安全性评价的地震 与地震地质环境的调查，场地地震工程地质条件勘测，通 过地震地质、地球物理、地震工程等多学科资料的综合评 价和分析计算，按照工程类型、性质、重要性，科学合理 地给出与工程抗震设防要求相应的地震动参数，以及场址 的地震地质灾害预测结果。
Spectra® 纤维的强度是钢索的 15 倍，但重量极轻，足以随风飘动， 因而被选为 Holloway Houston HHIPER LIFT™ 吊索的加固材料。 HHIPER LIFT™ 吊索将用于起吊全新抗震自锚式悬索桥重达 260 万 磅（约1180 吨）的多段桥跨。
钢塔制造过程：
钢塔面板的拼焊：
钢箱梁介绍
桥面钢箱梁由东西两线和中间联接横梁组成，栓焊结构， 重量约为3 万吨。箱梁总宽70m，高5.5m，单向典型梁宽28m， 节段长10~15m ，最重约800吨。全桥钢箱梁共分86个节段和19个联接横梁节段，发 运时拼装成28个吊装大节段，最重约 1300吨。
新技术的突破：
使用高强度轻质纤维的吊索吊起新海湾大桥重达260 万磅（约1180 吨 ）的桥体部分
美国新泽西州莫里斯镇， 2011 年 1月 11 日 —— 霍尼韦尔（纽约证 券交易所代码：HON）公司近日宣布，其高强度 Spectra® 纤维将用 作工业吊索的关键成分，用于起吊美国旧金山-奥克兰海湾大桥的重建 桥墩部分。
钢塔制造难点：
单根塔柱结构形式复杂，刚性强，变截面，不等边，五边形的钢柱形 状（ABCDE五个面）给整个制造工艺流程带来一系列难题（从下料 开始一直到总体试装和发运）． 全部由厚板钢制造（60～100mm），其中四个面是不等厚的钢板拼接 而成，单面板上的纵向筋，长短不一，间距不一，并且外面板还有双 层搭接补强板．这给单板制作的焊接裂纹和变形的控制带来了极大的 难 度． 单根吊装节段长而重（长47米，重1300吨），从单面板制造到吊装均 需要重型场地、厂房、码头，以及翻身、转运、吊装等重型设备和工 装的保证，这些都要进行精心的工艺分析和设计． 钢塔的垂直度要求高（1／2500）,由于变截面，每一块隔板的尺寸和 安装位置均是唯一的，每个吊装段螺栓接口处端面接触面积要＞75 ％ ；五个边角要对齐，接口错变量＜2mm，内外联接板与柱面贴合间隙 ＜2mm．这都给焊接变形控制、机械加工、有效检测等带来困难．