沪通长江大桥天生港专用航道桥弦杆制孔精度控制技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m刚性梁柔性拱桥,主梁为带竖杆的华伦式桁架,横向采用三片主桁结构。钢桁梁弦杆为典型的箱形整体节点构造,接头较多,孔群空间关系复杂,为保证弦杆钻孔精度,腹板孔群制孔时,杆件组焊并修整合格后,首先将杆件吊至高精密的划线平台处进行整体划线,然后利用专用整体节点杆件双机联动立柱式数控钻床进行钻制。顶、底板及横梁接头孔群采用成熟的划线工艺和高精度样板钻制。斜向接头板组装时,首先采用斜向接头板先孔法,然后用高精度定位样板组装。实践表明,弦杆制孔精度控制技术及孔径偏差控制措施,有效地保证了弦杆的钻孔精度和孔群的相对位置关系。     

沪通长江大桥天生港专用航道桥主桁关键节点制造技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m钢桁拱桥,其中主墩支座处的加劲弦节点杆件为Q500qE钢,采用栓焊结合的整体节点构造,结构形式和连接关系复杂、焊缝密集,制造难度大。制造过程中,采用"正装法"解决了复杂结构的空间几何关系精度控制和磨光顶紧难题;试验比选确定了不同部位合理的焊接工艺,解决了新材料Q500qE钢焊接难题;通过预变形、自约束、它约束相结合的技术措施,实现了对焊接变形的有效控制;采用大型数控钻床制孔工艺,确保了孔群的空间关系精度;采用大型落地镗床均温加工方法,确保了超大底板平面度的高精度要求。     

沪通长江大桥天生港专用航道桥粉砂地层超长钻孔桩施工技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m的三跨连续刚性梁柔性拱桥,该桥4号主墩位于长江深厚粉砂层河床区,采用36根2.5m钻孔桩基础,桩长115m,钻孔深度为121.5m。针对4号主墩基础地层层序复杂、相变剧烈、厚度较大的特点,4号主墩钻孔桩采用钻孔平台方案施工,并采用大功率气举反循环钻机配合优质PHP泥浆进行钻孔,钢筋笼采用长线法制作,钻孔桩成孔后,采用气举反循环工艺进行第1次清孔,清孔后分节下放钢筋笼,进行第2次清孔,清孔合格后,采用导管法进行桩基水下混凝土灌注施工。4号主墩钻孔桩施工后,根据超声波检测及孔深数据测量,其桩孔孔径、孔斜及二清沉渣厚度均达到工程专项质量检验评定的标准,桩身均达到Ⅰ类桩的标准。     

沪通长江大桥天生港专用航道桥Q500qE钢焊接工艺试验研究

Q500qE高强度桥梁钢具有高强度、高韧性的优异性能,可减小桥梁结构截面、自重,增大跨径及承载力,但Q500qE钢的焊接工艺研究目前尚属空白。鉴于此,以沪通长江大桥天生港专用航道桥为背景,对Q500qE钢进行了焊接性试验、焊接材料选配试验和焊接工艺评定试验,研究适用于Q500qE钢的焊接方法、焊接材料和焊接工艺参数等焊接工艺。试验结果表明,超低碳贝氏体组织的Q500qE钢冷裂敏感度低,可焊性良好;根据Q500qE钢不同焊接接头形式,确定的焊接方法及强韧性匹配焊接材料可行;焊接试件的各项检测指标均能满足标准要求;通过试验确定的焊接工艺参数正确,工艺措施得当。Q500qE钢焊接工艺研究结果已用于指导该桥Q500qE高强度桥梁钢的焊接。     

沪通长江大桥天生港专用航道桥3号主墩钢围堰施工技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m三跨连续刚性梁柔性拱桥,该桥3号主墩采用钻孔灌注桩基础、深水埋式承台。3号主墩基础采用双壁钢围堰方案施工,钢围堰长58.1m、宽28.1m、高20.6m。钢围堰在桥位附近船厂内分2节(底节高14.8m,顶节高5.8m)整体制造、拼装,利用浮吊及平板驳船运输至墩位后,再利用大型浮吊分节沉放和接高;采用以吸泥法为主、抓斗取土法为辅的方式将钢围堰下沉到位;采用多导管布置、中心集料斗法和混凝土罐车自卸法相结合,由上游往下游推进,一次完成封底混凝土施工。3号主墩钢围堰封底后,检查未发现漏水现象,施工质量达到设计要求。     

沪通长江大桥天生港专用航道桥3号主墩钢围堰封底技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m的三跨连续刚性梁柔性拱桥,该桥3号主墩采用36根2.5m钻孔桩基础、深埋式矩形承台,承台尺寸为55m×25m×6.5m。承台采用双壁钢围堰(尺寸为58.1m×28.1m,高20.6m)施工,钢围堰作为施工期间的挡水结构及承台混凝土浇筑的模板。采用ANSYS软件建立钢围堰结构有限元模型,通过封底混凝土应力及封底混凝土与钢护筒的握裹力计算,确定采用厚度为3.4m的C25混凝土封底。3号主墩钢围堰吸泥下沉至顶面高程+5.2m后,采用中心集料斗与罐车自卸封底相结合、多导管布置、从上游往下游推进的方式进行封底混凝土施工。封底混凝土完成后,未发现漏水,封底施工取得圆满成功。根据现场施工情况,针对封底混凝土质量和导管布置方案提出了优化建议。     

沪通长江大桥专用航道桥上部结构架设关键技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为主跨336 m的刚性梁柔性拱桥,是世界上最大的公铁两用钢桁梁柔性拱桥,采用先梁后拱,主梁斜拉扣挂、主拱梁上竖向转体施工施工工艺。介绍了该桥上部结构架设工艺,针对施工过程中的重难点详细分析托旁托架设计与施工、三桁高差、中跨合龙、拱肋梁上拼装、拱肋竖向转体等关键技术。     

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥施工控制关键技术

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥为(140+336+140) m刚性梁柔性拱桥,主梁为三主桁双层板桁组合结构,采用“先梁后拱,主梁双悬臂拼装,拱肋竖向转体”方案进行施工。为确保成桥线形和内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,进行施工全过程和成桥分析,基于无应力状态法开展施工控制。钢梁墩顶节间施工时,设置墩旁托架,利用浮吊拼装;对称悬拼期间,为保证纵向稳定性,采用水袋对边跨进行配重,利用扣塔分别张拉2对扣索以改善钢梁受力并调整钢梁线形;采用预降边支点、4号墩钢梁整体预偏,以及扣索索力调整等措施进行钢梁中跨合龙;拱肋竖转后,主要通过扣索完成拱肋合龙调位;拱肋合龙后,从中间向两边张拉吊杆。经实测,该桥钢梁合龙口相对高差在10 mm以内;拱肋合龙口轴向偏差最大2 mm,相对高差最大1 mm;吊杆索力与设计目标索力偏差均在5%内,满足施工控制要求。     

沪通长江大桥专用航道桥拱肋成功合龙

<正>2017年10月22日上午,随着最后一片拱肋合龙段缓缓吊起并准确就位(见图1),沪通长江大桥天生港专用航道桥拱肋成功合龙。至此,这座目前世界上最大跨度的公铁两用刚性梁柔性拱桥在继1月21日钢桁梁成功合龙后,圆满完成最后一个关键工序。沪通长江大桥是国家沿海铁路大通道中沪通铁路的控制性工程,上层为双线6车道锡通高速公路,下层为双线沪通铁路和双线通苏嘉城际客运专线,大桥全长11.072km,其中跨江域部分约5.8km。     

沪通长江大桥主航道桥抗震设计

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔三索面斜拉桥,针对其塔高、跨大、质重、弱阻尼的结构特点进行抗震设计。采用MIDAS Civil建立该桥空间有限元模型,对4种典型的塔梁纵向约束体系(阻尼体系、一塔固定一塔活动体系、弹性索体系、半飘浮体系)进行比选,最终选取能够有效耗能的阻尼体系。分析行波效应对该桥地震响应的影响,得出考虑行波效应时桥塔的横向内力均小于一致激励下的计算结果;考虑行波效应时桥塔的纵向响应稍有增大,但满足结构抗震性能要求。阻尼参数设计时,通过假定的线性阻尼系数找到最优值,再根据能量守恒的原则确定非线性阻尼系数,最终确定非线性指数α=0.3,阻尼系数Cα=2 250kN/(m/s)0.3。抗震验算表明结构的抗震性能满足要求。     

沪通长江大桥主航道桥主梁结构设计

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m的公铁两用双塔斜拉桥,采用公路在上、铁路在下的双层桥面布置,主梁为三片主桁钢桁梁结构。主梁上弦公路桥面采用正交异性整体钢桥面板(两侧边跨252m范围公路桥面采用纵横梁结合混凝土桥面的结构形式),下弦铁路桥面由与主梁断面同宽的钢箱组成,上、下弦桥面与主桁结合参与整体受力。主桁采用N形桁式,上、下弦杆件均采用板肋加劲箱形截面,腹杆采用箱形或H形截面,主桁节点为全焊接整体节点。在全桥主桁节点处均设有横联。采用桥梁空间分析软件3D-bridge开展结构整体计算并采用ANSYS进行节点应力分析,结果表明结构设计满足规范要求。     

沪通长江大桥主航道桥总体设计参数分析

为研究公铁两用斜拉桥的力学性能,以沪通长江大桥主航道桥[(140+462+1 092+462+140)m双塔斜拉桥]为对象,采用空间板梁单元法建立全桥有限元模型,对边跨支点数量、边中跨比、主梁高跨比和宽跨比、塔梁高跨比等设计参数进行分析。结果表明:边跨设置辅助墩可改善结构受力、提高桥梁整体刚度;边中跨比增大使结构总体刚度减小,活载塔底顺桥向弯矩增大;主梁高度增大可提高结构整体刚度,但提高幅度有限,同时对恒、活载拉索应力的影响也较小;主梁宽度增大使横弯基频增大、竖弯基频减小,扭频先减小后增大而后趋于平稳,结构颤振稳定性提高;塔高增大使结构竖向刚度增大而索塔纵向刚度降低,活载塔底顺桥向弯矩减小,恒、活载拉索应力减小。     

沪通长江大桥主航道桥受力特征研究

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔三索面钢桁梁公铁两用斜拉桥,为验证该桥受力的合理性,分别建立该桥整体、局部精细化有限元模型,对其合理成桥状态、静活载效应、最不利荷载组合下主桁结构受力特征、桥面系受力特征等展开研究。结果表明:列车活载效应按无限长加载较有限长增加约10%,主桁上弦强度和稳定控制区域为辅助跨跨中附近位置,下弦为辅助墩和桥塔位置。中-活载集中力作用下,铁路桥面系应力由大到小依次为顶板、横梁、U肋、纵梁和底板。汽车活载作用下,公路桥面系桥面板与U肋连接焊缝处存在较明显应力集中,但量值不大;比较不同弧形缺口型式的活载应力水平,表明该桥弧形缺口形状设计较合理。     

沪通长江大桥总体设计

沪通长江大桥位于长江下游,通行4线铁路和6车道高速公路。桥位处江面宽约5.8km,大桥需要跨越南侧的长江主航道、北侧的专用航道和中间的横港沙(浅洲)。主航道桥采用主跨1 092m的钢桁梁斜拉桥;专用航道桥采用主跨336m的钢桁拱桥;跨南、北岸大堤及横港沙区段采用跨度112m的简支钢桁梁桥。主航道桥6个桥墩采用沉井基础,其余各墩均采用钻孔桩基础;主梁使用新研发的Q500qE高强度桥梁钢;斜拉索采用极限强度2 000MPa的平行钢丝斜拉索。     

沪通长江大桥主航道桥风-车-轨-桥耦合振动研究

为研究沪通长江大桥主航道桥在侧风下桥上行车的车辆抗风安全性,提出风-车-轨-桥系统耦合振动分析框架。该系统动力学模型不仅考虑了轨道结构的参振,其采用的轮轨动态耦合模型还突破了传统轮轨为刚体并始终保持密贴的假定。此外,气动荷载还考虑了桥梁、车辆的存在对彼此的影响。针对沪通长江大桥主航道桥,利用自主研发的WTTBDAS软件对不同车速、风速下系统的动力响应进行分析和讨论,结果表明:车速和风速均对系统动力响应有较大的影响,当风速达到20m/s后,车辆的运行安全性和乘坐舒适性主要由风速控制。根据相应的动力性能评价指标,得到了大风天气下桥上行车的车速-风速阈值。     

沪通长江大桥主航道桥沉井施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m公铁两用钢桁梁斜拉桥,主航道桥6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构。其中,桥塔墩沉井平面尺寸为86.9m×58.7m,平面布置24个12.8m×12.8m的井孔;边墩及辅助墩沉井平面尺寸为39.2m×26.8m。为解决在巨大水流力下钢沉井的浮运、定位、着床等难题,确保施工质量,桥塔墩钢沉井在工厂整体制造,采取临时封闭12个井孔的助浮措施,整体出坞浮运,并采取了大直径钢管桩锚碇系统及液压千斤顶多向快速定位技术;边、辅墩沉井工厂整体制造,分两大段整体运输、吊装,采取了沉井内部大直径钢管桩定位技术;29号主墩采取河床预防护技术。采取以上关键技术后,主航道桥6个桥墩沉井均已进入稳定深度,实施效果良好。     

沪通长江大桥主航道桥29号主墩河床预防护技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,29号主墩采用沉井基础,沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m、高115m。由于29号主墩位处粉砂层较厚,水流作用下这部分泥砂易被冲刷,对沉井着床过程中的局部冲刷大,为确保沉井平稳安全着床,对29号主墩位处河床进行预防护。29号主墩河床预防护体系包括反滤层、防护层和棱体结构,其分别由1~6mm、3~10cm和6~10cm级配的碎石组成,抛填高度分别为1,1,2m;其中防护层抛填范围由沉井壁向外延伸25m。现场河床预防护抛填施工时,根据抛填试验确定的虚拟网格图,采用定位船、抓斗船、料斗及导管等设备进行定点抛填,先抛填反滤层,再抛填防护层和棱体结构。采取预防护技术后,29号主墩河床防冲刷效果明显,沉井着床定位后,沉井平面位置和姿态基本未发生变化。