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施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥。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;桥塔采用钻石形混凝土结构,高330m;主梁采用三主桁N形桁架结构。该桥施工时采取了多项关键技术:主墩钢沉井采用整体制造、充气助浮出坞浮运,定位时采用"大直径钢管桩+混凝土重力锚"锚碇系统及液压连续千斤顶多向快速定位技术施工;边墩、辅助墩钢沉井采用内部大直径钢管桩定位技术施工;沉井百米水深下的基底地形、刃脚埋深及浮土厚度采用声呐、超声波、水下机器人以及海床式静力触探系统等多种方法进行探测;在主墩基底与封底混凝土间埋置深水自平衡荷载箱,以测试主墩沉井的基底承载力;超高桥塔混凝土采用了降粘、抗裂技术施工;桥塔锚固区重型钢锚梁采用立式预制拼装、现场整体安装方案施工;钢桁梁采用大节段整体制造、架设技术施工。     

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桥塔施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092 m的双塔钢桁梁斜拉桥,桥塔采用钻石形钢筋混凝土结构、高330 m,塔身采用C60自密实混凝土,单塔混凝土方量超过6万方(不含塔座)。28号墩桥塔采用先塔后梁方案施工;29号墩桥塔采用塔梁同步方案施工。在桥塔上塔柱施工中,通过添加粘度改性剂配制降粘混凝土,提高混凝土的可泵性,使混凝土顺利泵送至塔顶;在开裂风险较大的中塔柱下部区域,通过添加抗裂剂配制抗裂混凝土,提高混凝土的抗裂能力,减少混凝土开裂风险;上塔柱钢锚梁采用工厂化立式预制拼装、现场整体吊装方案施工,提高了安装精度和安装效率;29号墩塔梁同步施工时,采用全站仪天顶测距法和测距三角高程差分法相结合的办法进行桥塔高程控制,采用天顶投点法和塔顶控制点加密法相结合的办法进行塔柱平面控制,从而控制桥塔线形,解决了超高桥塔精密定位测量的难题。     

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。     

沪通长江大桥主航道桥钢沉井增压助浮方案

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,该桥主墩均采用沉井基础,其中,29号主墩沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m,平面布置24个井孔,高115m,下部钢沉井高56m。钢沉井在自浮状态下,吃水深度12.5m,存在无法出坞、浮运时搁浅的风险,为了减小钢沉井吃水深度,保持气舱内压力稳定,提出了增压助浮方案,即对称封闭12个井孔,形成密闭气舱,同时设置主动增压系统,由井孔封闭盖板顶面向封闭气舱内加压注气的方案。增压系统由空压机、主供气管、分供气管、支供气管、气压表、止回阀、截止止回阀及液位传感器组成,通过增压充气和减压放气2个措施,控制各个气舱内的压力。采用该方案后,29号主墩钢沉井从出坞到浮运到墩位处仅用了3h,实施效果良好。     

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。     

沪通长江大桥钢梁制造标准化管理

沪通长江大桥全长11.072km,其中钢结构桥梁长5 827m,全桥钢梁用钢量达2.5×105 t。为了保证钢梁制造和涂装施工质量,建设单位在钢梁制造中推行标准化管理。建立合格供应商名录;构建专业化施工团队和完善的制度体系;严格执行达标检查、焊接工艺评定、首件验收、日常检查和综合考评、信息化管理;实行钢梁制造厂自检、监理检查和第三方抽检三级质量管理。最终实现各项工作闭环管理、有序可控,保证了钢梁制造质量。     

沪通长江大桥钢梁检查车设计

为安全、高效地对沪通长江大桥进行钢梁检测,针对该桥的结构特点和技术、性能要求,提出一种适用于公铁两用长江大桥的新型钢梁检查车设计方案。该方案将沪通长江大桥检查车数量由原设计的80台降低为14台(主航道桥设1台上弦、2台下弦检查车;专用航道桥设1台上弦、1台下弦检查车;112m简支钢桁梁桥共设3台上弦、6台下弦检查车)。上弦检查车车体纵向布置,具备纵向行走、横向行走检查、车体伸缩、升降或翻转平台、同步控制、跨越伸缩缝的功能;下弦检查车具备直线同步行走、伸缩过墩、跨越伸缩缝、横向平移的功能。检查车纵、横向2套驱动系统互不干扰,可在纵、横向轨道自由转换,行走速度和行走方式均实现自动控制。     

沪通长江大桥主航道桥主桁制造关键技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m双塔三索面公铁两用斜拉桥,主桁采用"N"形桁,由上、下弦杆以及斜、直竖杆构成,弦杆与斜竖杆焊接连接,相邻2个主桁之间弦杆采用高强度螺栓连接。主桁采用杆件→主桁(块体)→整体节段的制造工艺。主桁上弦杆制造时,采用分段接料以及制定合理的组焊顺序确保杆件线形;锚箱制造采用了先组焊后整体机加工工艺;上弦杆箱体两端高强度螺栓孔采用双龙门数控钻床钻制;主桁拼装中采用单片拼装和连续匹配拼装技术。首个整体节段在连续匹配过程中高强度螺栓孔重合率100%,外形尺寸、安装精度、制造线形完全符合制造规范要求。     

沪通长江大桥主航道桥沉井锚碇系统设计

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,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。桥墩处水深10~30 m,双向潮流,最大流速达3.15m/s;桥塔墩、边墩与辅助墩钢沉井的最大锚泊力分别达9 600kN和1 560kN。桥塔墩沉井采用大直径钢桩+混凝土重力锚锚碇系统,采用8(10)根直径3.5m钢桩和8个8 800kN混凝土重力锚,利用直径110mm钢丝绳与沉井顶面16(18)台350t连续千斤顶相连,通过连续千斤顶多向快速定位收紧系统,同步对沉井的平面位置及扭角进行快速调整;边墩、辅助墩钢沉井采用沉井内部大直径钢桩定位锚碇系统,每墩仅用4根预先插打且相互独立的钢桩进行沉井定位。     

长寿长江大桥钢梁架设方案及关键技术研究

长寿长江大桥钢梁悬拼跨度达192m，位居国内首位。同时由于地形等因素的影响，使得施工困难很大。为了解决一系列的关键技术问题，开展了科技攻关，制订了一套先进的施工方案。简要地介绍该方案的相关要点及关键技术研究。     

沪通长江大桥主航道桥超长斜拉索阻尼减振方案比选

针对沪通长江大桥主航道桥斜拉索的动力特性和减振特殊需求,优选适合的阻尼减振方案。对LMD、VSD、ELMD 3种典型阻尼器的减振效果进行室内模型试验研究,结合试验研究结果和实桥斜拉索的特征,设计实桥超长斜拉索的阻尼器安装位置比和安装高度,并以典型斜拉索为例,对不同阻尼器的减振效率和耐久性进行对比分析,最终确定采用优化设计后的ELMD阻尼减振方案。与LMD、VSD相比,ELMD阻尼器的减振效率更高,耐久性更好,可以更有效地控制沪通长江大桥主航道桥超长斜拉索的振动。     

沪通长江大桥主航道桥钢桁梁制孔精度控制

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔三索面斜拉桥,采用3片"N"形主桁结构,钢桁梁采用整节段架设方案,节段内焊接、节段间栓接的组合连接方式。为确保钢桁梁制孔精度并消除后续焊接收缩影响,通过对杆件状态钻孔、桁片或节段状态钻孔2种方案比选,确定了在杆件状态钻孔并配合节段连续匹配制造的总体方案。钻孔时,普通箱形、工形杆件采用单龙门数控钻床钻孔;整体节点杆件采用双龙门三维数控钻床钻孔,对于无法使用双龙门三维数控钻床两端同时钻孔的上弦杆采用双龙门三维数控钻床配合U形样板钻孔。实践表明,该控制技术有效保证了制孔精度。     

沪通长江大桥主航道桥钢桁梁锚箱施工技术

沪通长江大桥全长11 072m,主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m五跨连续钢桁梁斜拉桥。索梁锚固结构采用设在主梁上弦节点顶面的双腹拉板式钢锚箱方案。钢锚箱由多个单体部件组焊而成,厚板较多,焊后变形校正难;安装时定位尺寸放样难,精度要求高。考虑到该桥锚箱的锚拉板较厚,且零件较长,若先将锚拉板与上弦杆件焊接,易造成较大焊接变形,因此该桥锚箱施工采用先将两侧锚拉板与"井"字形构件预制成整体,再整体与主桁构件焊接的方法。通过分析找出钢锚箱定位尺寸相互关系的函数方程,利用函数计算法快速得出全桥各锚箱的定位尺寸值,解决了锚箱放样难题;研究了合理组拼顺序和焊接方法,克服了焊后变形大的问题。     

铜陵公铁两用长江大桥主桥钢梁架设方案研究

铜陵公铁两用长江大桥主桥为630m五跨连续钢桁梁斜拉桥,采用三主桁三索面结构型式。3片主桁均由全焊桁片拼装而成。通过对备选方案的研究和比选,铜陵岸钢梁架设采用边跨全顶推法架设+中跨悬臂法架设方案,无为岸钢梁架设采用边跨部分拖拉法架设+中跨悬臂法架设方案,中跨合龙采用桁片整体合龙方案。在4号桥塔墩设置顶推平台和顶推装置,将铜陵岸边跨和次边跨钢梁分段安装、分次顶推至全部就位,然后将中跨钢梁悬臂架设至合龙口;在2号墩前方设置安装平台、1号墩墩顶布置拖拉装置,将无为岸边跨和部分次边跨钢梁分段安装、分次拖拉至全部就位,然后将3号墩前后两侧钢梁双悬臂架设至边跨合龙,再将剩余中跨钢梁单悬臂架设至跨中合龙口;最后吊装合龙段桁片进行中跨合龙。     

黄冈公铁两用长江大桥桥塔墩顶4个节间钢梁架设方案

黄冈公铁两用长江大桥主桥钢梁总体架设采用散拼架设方案.为解决浮吊资源问题,结合钢梁总体架设方案,通过架梁吊机和临时支架的安装及架梁吊机在此站位情况下实现墩顶节间钢梁架设的可行性研究,确定该桥塔墩顶4个节间钢梁架设方案为:先利用浮吊趁高水位时在墩旁托架上安装1个临时支架,然后在此临时支架上安装1台WD70C型架梁吊机,利用该架梁吊机完成墩顶4节间钢梁的架设工作.目前,利用该方案已完成第1个节间的钢梁架设,验证了该方案的可行性.     

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。