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安徽安慶長江大橋
2015-05-27 

   1  概況

   安慶長江大橋位于長江安慶段,全長5986m,主橋主跨510m 鋼箱梁斜拉橋(圖1)。

   圖1  慶長江大橋主橋全景

   橋位處河床寬1649m,主河槽寬1040m,最大水深35m,平均流速1.6m/s,設計流97000~101000m3/s,最大沖刷深度為20.1m。年平均氣溫16.5℃、降雨量1363mm。北塔處覆蓋層11.4m~13.8m,南塔處覆蓋層27.0m~28.6m?;鶐r為粉砂巖,系軟質巖和極軟質巖。

   大橋采用四車道高速公路標準,設計速度100km/h,橋面高度處設計基準風速:橫橋向33.6m/s,順橋向29.8m/s;船舶撞擊荷載:順水流方向27000kN,橫水流方向13500kN;地震基本烈度6度,按7度設防;通航凈空:最小凈高24m,主通航孔雙向通航寬不小于460m。

   2  主橋結構

   主橋為50m+215m+510m+215m+50m=1040m,五跨連續(xù)雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋(圖2)。兩邊跨各設一輔助墩,為克服輔助墩的負反力,在每側輔助跨上壓重1000t。

   圖2  主橋橋型布置

   (1)索塔基礎

   采用雙壁鋼圍堰大直徑鉆孔樁復合基礎(圖3),雙壁鋼圍堰內徑29m,外徑32m,高分別59m(南塔)和51m(北塔),壁厚1.5m,最大重量1491t。內設18根直徑3m鉆孔樁,最大樁長91.25m,呈梅花型布置。封底混凝土厚7m,承臺厚6m。全橋封底及承臺共澆注混凝土15205m3鋼圍堰豎向分10個節(jié)段,每節(jié)段平面分為12環(huán)塊進行設計、加工和拼裝。第一至五節(jié)鋼圍堰為整體吊裝施工。第六節(jié)開始圍堰下沉需要澆灌填芯混凝土和吸泥下沉,采用散拼工藝(圖4)。

   圖3  索塔基礎

   圖4  基礎施工

  ?。?)索塔

   索塔總高度184.78m(圖5),橋面以上塔高與主跨比0.2616。索塔全寬在上塔柱處13m,在下橫梁處38m,在塔底22m。下塔柱由8.5×10.5m向上漸變至4.06×7m的分離箱形斷面,壁厚1.0m;中塔柱為4.06×7m分離矩形斷面,壁厚0.77m;上塔柱為4.5×7m分離箱形斷面,外側墻厚0.8、1.2m,錨索墻厚1.2m,索塔共澆注混凝土20658m3。索塔下橫梁上設2個豎向支座和側向限位支座。在上塔柱斜拉索錨固區(qū)配置了環(huán)向預應力鋼絞線束。下塔柱采用腳手架翻模施工。上、中塔柱采用爬架翻模施工工藝,標準段長4.5m。由于中塔柱是向內傾斜的,每隔18米用一道水平撐與兩個中塔柱塔肢相連接,每道水平撐施加水平主動力(圖6)。下橫梁采用支承在承臺上的落地支架立模,分兩次澆筑混凝土,兩次張拉預應力鋼束。上塔柱錨索區(qū)預應力管道壓漿采用真空壓漿工藝。中、上橫梁均分為兩次施工。

    圖5  索塔

   圖6  索塔上塔柱施工  

   (3)主梁

   主梁采用扁平流線型閉口鋼箱梁,中心線處高3m,全寬30m(圖7)。全橋共分85個梁段,標準梁段長15m,最大塊件吊裝重量約205 t,采用Q345D鋼材,用鋼量為15000t。

   圖7 鋼箱梁

   箱梁頂設2%的雙向橫坡。索塔處不設風嘴,箱梁寬跨比1/17.0,高寬比為1/10。鋼箱梁每隔3.75m設1道橫隔板。無拉索處板厚10mm,有斜拉索處板厚l2mm。為增加鋼箱梁的剛度,橫橋向設置2道縱隔板,間距14m。其中索塔下梁段以及輔助跨梁段采用實體式縱隔板,一般實體式縱隔板厚10mm,受力較大的支座處,縱隔板厚度30mm、20mm。標準梁段采用桁架式縱隔板。箱梁頂板厚14~20mm,頂板U型加勁肋間距800mm。標準梁段斜拉底板采用16mm厚的鋼板。下底板采用12mm厚的鋼板;索塔處斜底板和下底板分別采用16mm厚及14mm厚的鋼板。U肋采用工地高強螺栓連接,這種方法的優(yōu)點是工地操作簡單,避免了仰焊,減輕工人勞動強度。本橋由于通航需要,邊中跨比偏大,造成斜拉索索力應力幅偏大,岸跨最后3根斜拉索應力幅超過200 MPa,對斜拉索及錨箱抗疲勞非常不利。為確保連接的可靠,設計對錨箱結構進行了詳細的受力分析,重點加大錨腹板面外的剛度。專門設計了1:1的足尺模型進行靜載及疲勞試驗,對設計進行驗證。主橋鋼箱梁的制造過程中,采用了各種先進的工藝:CAM技術、錨腹板單元的組焊技術、大范圍采用各種形狀的陶質襯墊單面焊雙面成型工藝和立體階梯推進方式組裝、焊接鋼箱梁技術等,并采用三維激光跟蹤儀檢測箱口尺寸,取得了很好的效果,鋼箱梁的制造達到了相關規(guī)范的要求。

   (4)斜拉索

   拉索采用多股環(huán)氧全涂無粘結預應力鋼絞線,全橋共128根,其中最大拉索鋼絞線根數(shù)為55根,長276.8m,重達16.7t,共用鋼絞線拉索1033.3t。拉索在張拉端和固定端均設置有減震振膠塊,對一部分長索在梁上另外安裝液壓減震器來減小振動。拉索錨具能夠承受的疲勞應力幅為250MPa,拉索外護套采用HDPE圓護管,并要求外形上具有防雨振功能。

   (5)鋼箱梁架設

   主塔中塔柱施工的同時,于主塔下橫梁處拼裝0塊鋼箱梁施工用托架,在高水位時利用浮吊吊裝已在工廠完成的0塊(圖8),A、B、C、D四種類型,共計7個梁段,并在托架上焊接梁段接頭,焊接完成后張拉第1對斜拉索。斜拉索張拉到位后拼裝橋面吊機,然后第2次張拉第1對斜拉索。此后開始采用橋面吊機對稱吊裝15m的標準梁段(圖9),標準梁段起吊重量200t,標準梁段所對應的斜拉索張拉分2次進行,第1次在安裝斜拉索及鋼箱梁環(huán)焊縫完成焊接后張拉,第2次在橋面吊機前移起吊下一梁段并調整完標高后張拉。本橋邊通航孔處于深水區(qū)內,且航運繁忙。為避免設置昂貴的深水臨時墩,確定采用邊孔第12梁段作為邊跨合攏段,最大雙懸臂長為190.75m。岸跨10個梁段在排架上焊接成整體后,將岸跨梁段向江側推移就位連接,實現(xiàn)邊跨合攏。中跨合攏梁段設計長為8.5m,合攏前精確測量,確定合攏梁段2次配切長度,經2次配切后的合攏梁段用2臺經改裝后的橋面吊機吊裝就位,焊接環(huán)焊縫后,解除索塔下臨時固結約束,實現(xiàn)中跨合攏。中跨合龍時兩個懸臂端軸線相對偏差1mm,絕對偏差5mm;標高相對偏差6mm,絕對標高與監(jiān)控指令相差9mm(圖10)。

   圖8  主塔處鋼箱梁大型浮吊安裝

   圖9  鋼箱梁吊裝

   圖10  鋼箱梁中跨合龍

   3主要技術特點和創(chuàng)新點

  ?。?)主塔地處長江下游河段基礎水深達38m ,設計施工中采用直徑32m、壁厚1.5m、高50.5m的大型雙壁鋼圍堰復合基礎,是迄今以來我國大型的深水基礎之一。

   (2)主塔自承臺頂面高184.78m,采用上塔柱平行分離式倒Y形塔,雄偉壯觀。采用可調式主動橫撐,對施工中塔身變位與應力控制起到了關鍵作用;對塔身錨固區(qū)采用環(huán)向預應力、塑料波紋管道成形及真空壓漿技術,改善了復雜應力區(qū)的應力分布,為同類設計提供更為科學的成功經驗。

   (3)、主橋斜拉索設計為鋼絞線體系,與平行鋼絲體系相比減少了施工編索工藝,提高了索的設計壽命;首次采用了斜拉橋尾索應力幅控制方式。

  ?。?)主橋設計采用了扁平流線型閉口鋼箱梁,具有良好的力學性能和景觀效果,減輕了主橋基礎的恒載;對扁平流線型閉口鋼箱梁的計算、設計、加工和施工控制技術達到國內先進。

   (5)在主橋結構監(jiān)測系統(tǒng)中嵌入以結構狀態(tài)向量為控制目標的隨機調索模塊,為靈活應用索力確定原則提供支持,有效地克服了正裝試算中的不確定性,對大跨度斜拉橋進行實時控制,實現(xiàn)了安裝線形平順、內力符合設計要求,避免了多次調索,縮短了安裝周期,提高了安裝質量,在本橋的安裝達到了一次合龍誤差±2mm的精度,達到了國內先進水平。

   4有關資料

   橋  名;安慶長江大橋

   橋  型:鋼箱梁斜拉橋

   跨  徑:510m

   橋  址;安徽省安慶市

   設計單位:安徽省公路勘測設計院、重慶交通科研設計院

   施工單位:湖南路橋集團公司、中交集團第二航務工程局、中鐵寶橋股份有限公司、柳州歐維姆機械股份有限公司

   混凝土用量:96264m3

   鋼材用量:32373t(不包括鋼箱梁)

   造  價:3.32億元

   建成日期:2004年12月

   
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