温州瓯江北口大桥主桥设计关键技术

温州瓯江北口大桥主桥为主跨2×800m的三塔双层桥面钢桁梁悬索桥,上层通行6车道高速公路,下层通行6车道一级公路。针对该桥多塔、大跨、双层桥面的特点,对其支承体系、加劲梁、中塔及其基础设计关键技术进行研究。基于结构受力合理性以及运营安全等因素,该桥支承体系采用纵向在加劲梁梁端设置阻尼器;竖向在桥塔及边墩处设置竖向支座,并对桥塔处进行压重;横向在加劲梁与塔柱间设置抗风支座。综合考虑运输及安装、抗风稳定性、使用功能及经济性等因素,加劲梁采用正交异性钢桥面板与主桁结合的整体式钢桁梁,全桥4跨连续。为节省造价、降低后期维养工作量,中塔采用纵向A形钢筋混凝土结构,在中塔主缆鞍槽中设置多道竖向隔板,以提高主缆钢丝与鞍槽间的摩擦力,保证主缆抗滑移安全。为提高结构刚度、降低造价,中塔基础采用防撞能力强的大型沉井基础。     

温州瓯江北口大桥中塔沉井基础设计

温州瓯江北口大桥主桥为主跨2×800m的三塔双层桥面钢桁梁悬索桥。针对该桥在深水、复杂海域环境中,中塔基础所受弯矩大、船撞力大及基岩埋深大的特点,中塔采用防撞能力强、刚度大、经济性更优的倒圆角矩形沉井基础。沉井总高68m,下部为填充混凝土的钢壳结构,高59m;上部为钢筋混凝土结构,高9m。在钢沉井高度方向上每隔1.5m设置1道水平桁架,内、外壁板设置竖向加劲肋。为保证结构耐久性,钢沉井壁板厚度预留腐蚀余量,并对上部钢沉井外表面进行重防腐涂装。建议设置沉井着床定位系统,并进行海床预防护控制沉井着床精度;采用严格控制结构水密性、设置射水管等措施保证沉井下沉的安全性及姿态可控。     

温州瓯江北口大桥北锚碇设计

温州瓯江北口大桥采用主跨2×800 m三塔双层桥面钢桁梁悬索桥,结合北锚碇区域地形、地质条件,经研究比选确定北锚碇采用重力式锚碇基础.北锚碇由整体锚块和两侧设置的前锚室、散索鞍支墩及对应基础、系梁组成.通过缩短主缆边跨长度、采用锚体与支墩分离式锚碇结构型式减少了山体开挖量及对环境的影响,并节省投资.采用便于维护、耐久性...     

温州瓯江北口大桥中塔索鞍抗滑移构造研究

温州瓯江北口大桥为主跨800m的三塔四跨悬索桥,中塔采用刚度较大的钢筋混凝土塔。为解决中塔索鞍与主缆之间的抗滑移问题,提出在鞍槽内设置水平摩擦板、竖向摩擦板、水平摩擦板+竖向摩擦板3种方案来提高中塔索鞍与主缆间的名义摩擦系数,对索鞍进行抗滑移计算,采用MIDAS Civil软件建立索鞍有限元模型对其进行受力分析,并对比3种方案的抗滑移效果。结果表明:水平摩擦板索鞍、竖向摩擦板索鞍、水平摩擦板+竖向摩擦板索鞍的名义摩擦系数分别为0.392、0.422、0.412,抗滑安全系数分别为2.63、2.83、2.76,3种方案均能显著提高索鞍的抗滑移性能;水平摩擦板与索鞍的连接构件局部应力较大,且施工困难;全竖向摩擦板索鞍各部位的应力相对较小且分布较均匀,并通过相关试验验证了施工可行性,该桥最终采用全竖向摩擦板防滑索鞍方案。     

温州瓯江北口大桥中塔结构形式比选

温州瓯江北口大桥主桥为主跨2×800m的三塔双层桥面钢桁梁悬索桥,为选择该桥合理的中塔结构形式,从结构受力、经济性、施工便捷性等方面对纵向A形混凝土中塔、纵向人字形钢中塔和纵向I形钢-混凝土混合中塔3种中塔方案进行综合比选。结果表明:若采用纵向A形混凝土中塔方案,结构整体刚度较大,但需保证名义摩擦系数≥0.3以满足主缆抗滑的要求,若采用其他2种中塔方案,名义摩擦系数取0.2即可;3种中塔方案均可通过调整相关结构尺寸满足自身的受力要求;结合中塔沉井基础,纵向A形混凝土中塔方案经济性最优,且桥梁施工过程中可保证施工塔吊不超高。经综合比选,该桥中塔最终采用纵向A形混凝土塔,通过在中塔鞍座中增加竖向摩擦板的方法保证主缆的抗滑安全。     

温州瓯江北口大桥主桥总体设计及结构选型

温州瓯江北口大桥为高速公路和普通国道合建的通道,结合建桥条件对该桥主桥进行总体设计及结构选型。受通航孔位置、净空尺度控制,综合考虑防洪影响、结构受力和施工难度等因素,主桥采用主跨2×800m的三塔悬索桥。南边缆跨跨径为348m,北边缆跨设置6根背索,跨径为230m,两边跨均采用悬吊结构。选取平层合建和双层合建两种加劲梁方案进行比选,最终采用结构受力合理、建设难度较低的双层钢桁梁方案。为解决中塔主缆抗滑移的技术难题,该桥中塔选取整体结构刚度大、抗风稳定性好的纵向A形混凝土塔,并采用设置竖向摩擦板的中主索鞍。中塔基础采用整体性和稳定性好、能承受船舶直接撞击作用的沉井基础。边塔采用H形混凝土塔,钻孔灌注桩基础。南、北锚碇均采用安全可靠的重力式锚碇,北锚采用扩大基础,南锚采用大型沉井基础。     

温州瓯江北口大桥中塔沉井冲刷防护技术

温州瓯江北口大桥主桥为(215+2×800+275)m的三塔双层钢桁梁悬索桥,中塔采用沉井基础,沉井顶平面尺寸为66.0m×55.0m,总高68.0m。为了解沉井定位着床期间河床的局部冲刷情况,通过封闭水槽试验研究沉井定位着床期间的河床局部冲刷深度及冲刷形态。结果表明,河床局部冲刷非常严重,沉井下沉时会产生倾斜扭转。为确保沉井平稳安全着床,采用抛填防护层的方法对沉井周围20m范围内的河床进行预防护施工,防护层包括反滤层(厚0.8m,采用级配砂)和护面层(厚2.2m,采用粒径为5cm的碎石)。预防护施工后,经现场检测可知,着床后沉井中心偏差11cm,平面扭转0.21°,均小于允许值,沉井几何姿态控制良好。说明河床预防护技术可以有效减小局部冲刷,保证了沉井着床精度。     

温州瓯江北口大桥施工期索夹抗滑移控制

温州瓯江北口大桥为主跨2×800 m的三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,主跨钢桁梁采用1 000 t缆载吊机大节段吊装,施工期索夹受力大、索夹螺杆紧固力损失大,索夹滑移风险高。为给施工期索夹滑移风险评估和抗滑移控制措施提供依据,在《公路悬索桥设计规范》(JTG/T D65-05—2015)索夹抗滑移系数计算公式的基础上,考虑索夹上临时荷载、主缆轴力增加引起的主缆直径变小和主缆丝股重新排列、螺杆时变效应造成的索夹螺杆紧固力损失,提出适用于大跨悬索桥施工期的索夹抗滑移系数计算方法,分析主要参数对施工期索夹抗滑移系数的影响,并评估该桥施工期索夹抗滑移风险,提出索夹抗滑移控制措施。结果表明：钢桁梁吊装过程中,索夹倾角变化大,应采用当前施工阶段索夹倾角计算施工期索夹抗滑移系数,主缆轴力增加引起主缆直径变小是造成索夹滑移的主要原因之一;该桥除主跨跨中钢桁梁节段对应索夹抗滑移系数满足规范要求外,其余索夹抗滑移系数均不满足规范要求。根据索夹滑移风险评估结果,采取紧固索夹螺杆的抗滑移控制措施,并明确了该桥索夹螺杆紧固次数和时机。该桥采取索夹抗滑移控制措施后,施工过程中索夹均未出现滑移现象。     

温州瓯江北口大桥加劲梁钢结构板疲劳性能分析

文章以温州瓯江北口大桥为工程背景,首先对比中国JTJ D64-2015规范和美国AASHTO规范,确定主桥加劲梁钢结构疲劳荷载设计参数。然后,建立精细化的有限元模型,对横隔板开孔处、U肋、桥面顶板进行疲劳计算分析,并对横隔板开孔处疲劳应力验算关键位置应力值进行了详细分析。最后,基于计算结果对加劲梁正交异性板疲劳性能进行了评价,并提出了改进建议。     

温州瓯江北口大桥中塔钢沉井定位着床技术

温州瓯江北口大桥主桥为(215+2×800+275)m的三塔双层钢桁梁悬索桥,中塔采用沉井基础,沉井平面尺寸为66m×55m,高68m,其中,钢沉井高59m。为实现钢沉井的精确定位着床,采用锚墩+重力锚相结合的定位技术,在水流流速和风速较小的时间段,采用向井壁和隔舱内快速注水实现钢沉井快速着床。在钢沉井初定位、精定位及注水着床期间,运用实时监测技术,对钢沉井几何姿态及底面应力进行了实时监测,并及时对沉井偏位、扭转等采取纠偏措施。结果表明,着床后钢沉井中心点顺桥向偏北侧8.0cm,横桥向偏上游侧21.9cm,平面扭转角为-0.24°,钢沉井几何姿态控制良好。     

温州瓯江北口大桥平双层体系及平层体系研究

温州瓯江北口大桥主桥为三塔连跨悬索桥,加劲梁形式比选是前期工作的研究重点。为选择较优方案,首先通过有限元软件ANSYS建立双层体系和平层体系模型,计算分析整体结构体系受力特点;其次通过建立局部加劲梁有限元模型,分析材料力学性能;最后,结合项目具体建设条件,综合比选双层体系和平平层体系。在两种体系受力均满足设计要求的前提下,根据综合比选情况,比选出更适合于本项目采用的双层钢桁梁体系,为前期工作方案的选取上面提供了重要决策依据。     

瓯江北口大桥缆索系统设计与施工

为解决航空限高和通航净空限制问题,温州瓯江北口大桥采用3塔4跨连续钢桁梁悬索桥,其缆跨布置为(230+800+800+348) m,主缆矢跨比采用1/10,同时吊索布置于钢桁梁下层。为解决主缆与索鞍之间的抗滑移难题,大桥创新性地设计了高摩擦性能索鞍,使得采用经济性更好的A型混凝土刚性中塔得以实现;为防止火灾对主缆造成不可挽回的损伤,在中跨220 m缆梁相交区域专门进行了主缆防火设计;为解决窄间隙深鞍槽索股入鞍难题,研发了索股入鞍专用装备;为方便与主梁牛腿的连接并提高耐久性,采用销接式平行钢丝吊索。瓯江北口大桥的一系列创新设计和施工经验,可供同类桥梁参考。     

温州瓯江北口大桥南锚碇首件钢沉井模块开始拼装

<正>日前,温州瓯江北口大桥南锚碇首件钢沉井模块开始拼装,因南锚碇所处地质为淤泥等软土层,因此,南锚碇钢沉井的施工就相当于在豆腐里拼装出一个世界级超大型钢沉井,技术难度十分大。另外,大桥北塔首根桩基也在日前完成浇筑。瓯江北口大桥采用三塔四跨双层钢桁梁悬索桥设计,锚碇的作用为     

温州瓯江大桥设计方案构思

基于城市桥梁的景观要求,对瓯江大桥提出了提篮式拱桥方案和自锚式悬索桥方案,两种方案均能很好地融合桥位处的自然环境。提篮式拱桥方案和高低塔自锚式悬索桥方案同时进入本桥方案竞赛的前三名。介绍了此方案的构思及其景观效果,为同类型的桥梁景观设计提供借鉴及参考。     

瓯江北口大桥上层桥钢桥面铺装设计

为指导瓯江北口大桥上层桥钢桥面铺装实施,针对桥梁结构特点、区域外部环境、运营阶段交通环境、施工工期安排等因素,提出了3种行车道铺装方案,通过方案论证,确定行车道采用3.5 cm GA10+3.5 cm高弹改性沥青SMA10的铺装方案,并对其正交异性钢桥面铺装体系刚度进行了验算,对组合结构性能进行了验证。结果表明该方案各项性能指标均满足实桥服役性能要求;优化确定了中央分隔带采用7.2 cm GA10铺装方案,其厚度比行车道高0.2 cm。同时提出了钢桥面铺装材料关键控制指标:改性沥青用基质沥青10℃延度≥30 cm、聚合物改性沥青软化点≥90℃、GA用矿粉0.075 mm筛孔通过率为85%～95%及亲水系数<0.8%、5 mm～10 mm规格集料的4.75 mm筛孔通过率为0%～10%。     

瓯江北口大桥钢桁梁悬吊方案及结构体系研究

瓯江北口大桥采用主跨2×800 m A型混凝土中塔钢桁梁悬索桥,为世界首次使用。为使该桥设计安全合理、造价经济、结构耐久,针对该桥的不同结构体系进行深入研究,通过对比4跨吊和2跨吊2种方案,择优选择了3塔4跨悬吊方案,针对加劲梁7种不同约束体系下的力学行为进行分析计算,确定了加劲梁的合理约束体系方案:1)加劲梁采用4跨连续体系,在中塔下横梁之间设置纵向系梁,其上设置单排竖向支座,边塔处类同; 2)加劲梁纵向采用全飘体系,仅在边塔的横梁上设有纵向液压阻尼装置; 3)在边塔柱及中塔柱侧壁钢桁梁上下弦处同时设置横向抗风支座。     

瓯江北口大桥中塔设计及索鞍施工预偏量影响研究

温州瓯江北口大桥主桥为缆跨布置(230+800+800+348)m的三塔四跨连续弹性支承体系悬索桥。该桥中塔采用四柱式钢筋混凝土A形刚性塔,总高142m,纵向为A形,横向为门形。由于刚性中塔的采用,在提高中塔自身抗推刚度的同时,提高了结构的整体刚度,活载作用下加劲梁挠跨比1/588,中塔单根主缆的最大不平衡力达到35 003kN;与此同时,结构扭转基频提高到0.486Hz,颤振临界风速达到113.9m/s,抗风性能得到很大改善。采用BNLAS软件对中塔索鞍预偏与否进行分析,结果表明:中塔顶主鞍座的理论预偏量为0.239m,预偏与否对中塔受力影响很有限、对边塔受力基本无影响,因此设计建议取消中塔索鞍预偏及顶推。     

瓯江北口大桥北引桥钢—混组合梁施工及控制关键技术

瓯江北口大桥北引桥N37~N16墩上部结构采用钢—混组合梁,桥跨布置为30m+50m+30m和3×50m两种形式。钢梁采用顶推法施工,预制混凝土桥面板采用架桥机以及滑移法安装。由于部分梁段钢梁底板变宽且位于平曲线上,步履式千斤顶在顶推过程中需动态调整横桥向位置。顶推过程中,导梁最大下挠为248.7mm,临时墩最大支点反力为5 660kN,钢梁最大应力为69MPa,导梁最大应力为73.4MPa,顶推过程中各结构受力性能满足要求。本项目具有墩高较高、位于平曲线上、部分桥跨为上下层以及钢梁变宽等特点,施工难度较大,可以为类似工程提供参考。     

温州瓯江大桥钢箱梁整体提升安装施工技术

浙江温州瓯江大桥主桥为主跨200m的钢-混凝土混合梁刚构桥,按双幅布置,主梁采用单箱单室斜腹板截面,中跨跨中80 m范围采用钢箱梁结构,钢箱梁重约660 t.根据该桥结构特点,钢箱梁吊装采用桥面吊机整体提升的方法施工;采用两端同时焊接的方法焊接合龙口,温差控制在±5℃以内,所需要的切口量在20 mm以内;钢箱梁合龙口焊接时,首先按底板、腹板、顶板的顺序焊接环形接头对接焊缝,检测合格后再组焊嵌补件.该桥钢箱梁的吊装和连接已顺利完成,施工中各项工序进展顺利.