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摘自世界桥梁
1、法国新德黑内桥
主跨285m
的法国新德黑内桥(The New Terenez bridge
)建成后为世界上最长的曲线斜拉桥。该桥将替代连接布列塔尼大陆与法国西北部克罗宗半岛的旧桥(悬索桥)。该桥平面线形设计为曲线,是为了增大与旧桥引桥的平面距离以提高行车安全性。
515m长的主梁采用分节段平衡悬臂现浇施工,节段长7.5m,在混凝土浇筑之前,挂篮由永久斜拉索支承。全桥布置72对斜拉索,边跨与主跨的斜拉索通过钢锚箱连接,斜拉索用相对较小的初拉力安装,在张拉过程中,索力重新分配。桥塔为高100m的变截面混凝土倾斜桥塔。
由于桥塔倾斜、桥面弯曲,因而施工过程中的索力和线形控制较复杂。该桥的造价约为3500万欧元。
2、巴西佩德罗.阿德利诺桥
巴西圣保罗市的佩德罗.阿德利诺桥(Padre Adelino Bridge,见图1)为长122m的单拱、单跨高架桥,桥面宽20m,布置双向6车道。该桥主梁采用厚度仅0.5m的轻型桥面板,这样可以提高桥下的净空高度,方便大卡车通行。桥拱的两侧均匀布置10对斜拉索,每根斜拉索由48根钢绞线组成,外部套有蓝色护套。
由于该桥跨越圣保罗市最繁忙的主要公路,施工面临很大的挑战。桥拱采用移动模板体系施工,模板体系靠“利勃海尔110EC-B6
”型起重机起吊(该起重机的最大起吊能力为6t
,当起重机臂伸长到55m
时,最大起吊能力减小为1.5t
)此外在桥拱施工过程中使用了2
套MF240
爬模与Top50
梁模板配合。MF240
系统适合任何形状和坡度的结构,可通过起重机的移动来调整悬臂梁的位置,该系统最突出的特点是其2.4m
宽的可调节式工作平台,尽管桥拱有一定的斜面,但是在浇筑混凝土各个节段时操作平台都可以保持水平。D2
型膺架塔用于桥拱连接处的定位。起重机起吊与模板技术相结合的方法,大大减少了桥梁施工对交通的影响。
3、加拿大魁北克布哈诺斯大桥
布哈诺斯大桥(The Beauharnois Bridge)位于加拿大东部的魁北克省,是A-30高速公路上的控制性工程。该桥是一座混合梁桥,全长2.5km。东侧主梁为钢箱梁-混凝土桥面板结合两,共18跨,最大跨径为150m(运河主通航孔),最小跨径为63m,钢箱梁采用顶推法施工。西侧主梁采用预制混凝土主梁和现场浇筑混凝土桥面板形成的结合两,共25跨,最大跨径为45m,最小跨径为33m预制主梁用起重机起吊安装。
该桥使用的盆式支座,外形与一般桥梁结构常用的盆式支座相似,由上下两部分组成。下部为一个盆式钢结构,专门为放置橡胶垫板设计,橡胶垫板由氯丁橡胶制作而成,在重载作用下具有很强的熔解性能,即由固体变为液体的性能,使支座的上部结构在偏心荷载作用下向支座竖直轴线的方向转动;盆式钢结构下面设计了一个底板,用于连接支座与下部结构。支座的上部由1个钢活塞和1块顶板组成,钢活塞安装在橡胶垫板上,在荷载作用下传递压力,顶板将支座与主梁的地面连接起来。这样,整个盆式支座就可以保证桥梁在施工和运营期间上部结构和下部结构的长期协调配合,传递竖向荷载和水平荷载,容许由车辆、温度变化、流变学和恒载、地震及船撞引发的位移和转动。
加拿大东部属于地震高发区,在地震发生时桥梁的支座系统必须能够减弱地震力的传递,保护桥梁结构的安全。地震往往会引发桥梁结构的过度水平位移,因此,剪力键及支座都要能够防止落梁,将地震的冲击动能转移为可控制的移动和温度损耗以吸收地震力。布哈诺斯运河大桥上安装的部分支座顶板长达2.5m,足以适应主梁在地震或船撞情况下产生的移动。该桥的支座的最大竖向及水平承载能力分别达到了16000kN和2100kN,最大转角0.02rad。
4、拉脱维亚南大桥
拉脱维亚南大桥(Riga southern bridge)跨越拉脱维亚首都里加的道加瓦河,是一座矮塔斜拉桥(见图1),全长803m,跨径布置(49.5+77+5*110+77+49.5),桥面宽度34m,设计为双向6车道,同时桥面还设置了人行道和自行车道。
为了适应当地的地质条件,该桥基础采用直径1.4m的钻孔桩,呈稠密的网格状分布。基础采用围堰施工方案,桩基础施工完成之后,浇筑一层水下封底混凝土,然后浇筑桩身混凝土、承台和桥墩等下部支撑结构混凝土。
该桥上部结构采用矮塔斜拉桥的形式,主梁为钢—混组合梁。采用矮塔斜拉桥的结构形式,一方面通过斜拉索的张拉有效地减小了主梁的弯矩,将张拉应力传递到主梁的拉应力区;另一方面,斜拉索张拉减小了墩顶主梁梁段的水平压应力。
除上述优点之外,矮塔斜拉桥的斜拉索不能承受疲劳荷载,在荷载作用下,斜拉索的轴向应力较低,绝大多数斜拉索应力幅在36MPa左右,而普通斜拉桥的斜拉索应力幅为200~250MPa。这是因为在矮塔斜拉桥中,只有不到30%的荷载由斜拉索承担,较低的应力幅使斜拉索的容许拉应力提高到断裂张力的60%~65%,提高了斜拉索的使用性能。
全桥共6个桥塔,均为钢筋混凝土结构。在桥塔顶部斜拉索由索鞍支撑。每个桥塔设置8个分离式索鞍,1对斜拉索共用一个索鞍。索鞍由线形独特的钢管组成,以适应扇形斜拉索索面布置,索鞍钢管由螺纹状底座支撑。
斜拉索由37股钢绞线组成,每股钢绞线由7根镀锌钢丝组成,钢绞线外包高密度聚乙烯套管,采用弗雷西奈公司生产的特殊斜拉索锚具锚固。锚具与斜拉索之间的截面由无渗透密封材料包裹。可在运营状态下完成该桥斜拉索的更换。
南大桥的上部结构用钢量为230kg/m2,钢-混凝土组合梁桥的用钢量为300~350kg/m2。如果该桥不采用斜拉索支撑的传统梁桥形式,尽管可省去130t斜拉索用钢,但是整个桥梁的用钢量将增加2700t。因此,与传统的梁桥相比,矮塔斜拉桥用钢量较小,造价相对较低。矮塔斜拉桥的另一个优势是减小了桥面板的压应力,提高了桥梁结构的耐久性及运营活载的承载能力。运营中,公路桥面的压应力为4~6kg/m2;另外,还可以通过在桥墩顶部梁体内设置临时荷载调整主梁的应力大小。
钢主梁采用顶推法架设,钢导梁长33m;桥塔架设完毕后,在河右岸组拼接钢主梁。采用6台起重能力为100t的液压千斤顶顶推,最大顶推重量达到7000t。
整个上部结构施工工期为8个月。
5、日本混合梁斜拉桥——生名桥
在日本爱媛县,为支持通过合并离岛形成的上岛町的城市建设,修建上岛桥梁将岩城岛、生名岛、佐岛、弓削岛用3座桥(弓削大桥、生名桥、岩城桥)连接起来,构成一般县城岩城弓削线。连接弓削岛和佐岛的弓削大桥已于1996年3月建成,连接生名岛和佐岛的生名桥于2011年2月6日通车。连接生名岛和岩城岛的岩城桥也计划在生名桥建成后开始修建。
生名桥为3跨连续混合梁斜拉桥,长515m,跨径布置为98.0m+315.0+98.0m,道路规格为第3种第五级,设计荷载为B活荷载,桥面净宽7.5m(车道5.0m,人行道2.5m)。纵向坡度+3.5%~-3.5%,横向坡度1.5%,平面线形R=∞。
该桥跨中149m的主梁为钢梁,两侧2×182m的主梁为PC梁。主梁为单室箱梁,高2.2m。跨中149m的钢梁分为5个节段施工,节段长25.0~33.0m,最大节段重115t,使用起吊能力700t的浮吊架设。按1个月架设1节段的步骤施工。PC梁由22个悬臂施工节段(包括4.0m的标准节段和长3.0m的斜拉索锚固节段)、墩顶部位及边跨(16.2m)构成,采用移动挂篮悬臂施工。钢—混凝土结合段长2.05m,采用后面承压板方式使用预应力筋和PC梁形成一体。结合段钢箱在工厂制作,并填充塌落度为21cm的无收缩混凝土。
由于该桥跨海,钢梁喷铝—镁防盐害,PC梁使用环氧树脂涂装钢筋,混凝土保护层厚70mm。
桥塔为H形钢筋混凝土结构,高62.6m,塔柱为壁厚0.95m的空心截面。斜拉索采用双索面布置,由19~37根直径15.6mm的钢绞线构成。斜拉索采用镀锌+涂油脂+聚乙烯套管3重措施防腐蚀。120根斜拉索中96根安装了高阻尼橡胶减振器以抗风、抗振。桥墩为空心截面的钢筋混凝土结构,高32/31m,截面尺寸为15.0m×4.5m,壁厚1.0m。基础采用大直径全套管灌注桩施工方法。
该桥采用1.5车道的道路管理办法。桥面1.5车道+人行道的设计是根据预测的交通流量,以减少成本。1.5车道普通车辆可相互错车,但大型车辆错车困难,因此在桥中间及两端(衔接路段)设置避让通道,作为大型车错车使用。
该桥2006年3月开工,2007年10月主桥开始施工,2010年9月主桥顺利合龙,2011年2月6日通车。
6、日本JR吾妻线第三吾妻川桥
因修建八场水库,JR吾妻线部分线路被水淹没而改建新线。新线上的第三吾妻川桥位于JR吾妻线长野原草津口车站附近,横跨吾妻川,桥长203m,跨径布置22.235m+159.530m+19.935m,设计为一座提篮式复合拱结构的单线铁路桥。轨道线形为直线,中点方向坡度向下倾斜3‰。设计车速100km/h。轨道为50kN钢轨弹性道渣轨道。
该桥的结构特点如下:
(1) 拱结构由钢管混凝土拱肋和钢筋混凝土拱脚形成,拱脚和大体积桥台刚性连接。
(2) 垂直杆件、斜杆及吊索将拱结构和加劲梁连接起来。
(3) 加劲梁为A1小桥台、A1拱脚横梁、A2拱脚横梁和A2小桥台支承的3跨PC连续结构
(4) 支座采用叠层橡胶支座分散水平力。地震时加劲横桥向的水平力由梁端限制位移的混凝土挡块支承。顺桥向水平力由与加劲梁刚性连接的垂直杆件和斜杆支承,以保持拱的整体刚性。
该桥施工步骤为:在河中架设施工栈桥,施工桥台、拱脚并在栈桥上拼装拱肋和拱系梁,拱系梁是拱肋拼装后升高时为保持拱肋形状的必要的设施;整体拼装的拱肋分2次升高,拱肋上升至规定位置后和拱脚连接,拱肋内填充混凝土,完成拱结构施工;使用挂篮和固定支架施工加劲梁;最后拆除拱系梁,在现场进行防锈处理。
桥台为大体积混凝土,尺寸为11.0m×23.0m×13.0m。拱脚为壁厚500mm的空心矩形截面的RC结构,并设有支承加劲梁的横梁。拱肋为外直径1400mm的钢管,一般部位钢管壁厚16mm,吊索安装处厚22mm,斜杆、垂直杆件安装处厚40mm。采用自密实混凝土填充,筒尖的坍落度流量超过55cm,为保持满足施工性能的流动性添加高性能AE减水剂(延迟剂),使用20kg/m3的膨胀材料。
拱肋的防锈处理采用锌铝合金喷镀,在金属喷镀的表面涂刷聚氨酯树脂油漆。部分拱肋在工厂制作阶段就进行了防锈处理,拱系梁拆除部位的防锈处理在现场进行。
该桥施工工期为2005年12月~2011年2月。
7、加拿大默里迪恩跨线桥
默里迪恩跨线桥(CoastMeridian Overpass Project)位于加拿大卑诗省高贵林港市,跨20线铁路,采用设计施工总承包方式修建,该桥2008年动工,2010年3月完成(),工程总造价约1.354亿美元。
该桥为6跨连续斜拉桥,长580.35m,跨径布置为101.75m+125m+110.75m+125m+71.37m+36.38m。桥面宽23.8m,双向4车道。边主梁为钢箱梁,梁高3m,分为22个节段制作,单个节段长25~30m
车道桥面板为在厚110mm的预制板上浇筑厚120mm混凝土的PC组合桥面板结构。人行道桥面板厚160mm。预制桥面板横桥向长5m,顺桥向长15m。预制板采用吊机架设。
斜拉索为37~73根7φ15.7mm钢绞线组成的密索体系。单索面布置,使用弗莱西奈法施工。斜拉索顺桥向间距15m锚固。由于跨径长度不同,为确保斜拉索15m的锚固间距,采用不一致的斜拉索布置方式,边跨的桥塔安装4组斜拉索,主跨的桥塔安装3组斜拉索。
桥塔也采用钢结构,截面按箱梁截面规模制作,1个节段重30~40t,使用与架设箱梁节段相同规模的吊机施工。
桥墩为八边形、直径2m的钢筋混凝土结构,基础为直径2m、长约20m,板厚25mm,填充混凝土的钢管桩。
考虑铁路安全,上部结构采用顶推发施工,从开始顶推到完成只用了4个月时间。使用自行式平板车和循环滚筒顶推,梁下降使用枕木垛和千斤顶组合的方法。循环滚筒设置在桥墩上,顶推施工时为平衡支承左、右边主梁,在桥墩支座上设置横梁,再在横梁上设置循环滚筒。