在高處—Sava河上的新地標(biāo)
2011-09-22 來源：bd&e
一座跨越Sava河的地標(biāo)性橋梁，其橋面的安裝正在進(jìn)行中，
塞爾維亞首都貝爾格萊德市坐落在多瑙河和Sava河的交匯處，城市向北連續(xù)擴(kuò)展，極大地受Sava河上現(xiàn)有橋梁極限承載能力的限制，形成了瓶頸，增大了城市中心區(qū)的交通擁擠。新的Sava河橋成為新的城市內(nèi)環(huán)路的一部分，在多瑙河匯合處的上游4km跨越河流。
通道結(jié)合一座外形高200m的塔，意圖形成塞爾維亞的地標(biāo)，鋼主跨徑376m，由連接到塔上的80根斜拉索支承。由跨徑200m的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土背夸作為平衡重。同時(shí)，去新貝爾格萊德市的引橋是長338m后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土邊跨，為連續(xù)箱梁，其橋面與背跨類似。
橋梁設(shè)計(jì)成承擔(dān)將來的雙線城市控軌體系以及貝爾格萊德半環(huán)路的6車道公路交通。根據(jù)項(xiàng)目顧問公司Louis Berger的駐地高級(jí)工程師Ray Hawes所說，兩層橋面，既公路在上層橋面，城市輕軌在下層，不是一個(gè)可行的方案。
所要求的豎直凈空使南臺(tái)處的公路橋面高程越過24m，Hawes解釋說，南岸的鏈接匝道限制了空間，這樣的高程也是顯著增大了引橋結(jié)構(gòu)的施工費(fèi)用。代之以公路和城市系統(tǒng)更適合在單個(gè)橋面上。這樣的布置，在考慮附加自行車軌道和人行道。但不包括斜拉索錨固或支承結(jié)構(gòu)所需的寬度時(shí)，最小的行車寬度時(shí)41.2m，考利了結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，最終兩外欄桿之間的寬度達(dá)到44.5m。形成橋面面積超過700m2，相信它是獨(dú)塔不對稱斜拉橋主跨中最大者。與之對比，標(biāo)準(zhǔn)公路6軌道通常橋面寬約28m到29m。
橋面上部結(jié)構(gòu)包括支承輕軌線路和拉索錨固的中間箱梁。公路、自行車道和人行道有懸臂支承，有支柱撐回到中間箱梁上。每側(cè)懸臂寬15.7m，結(jié)果使中箱梁高4.75m，以限制支柱的角度，與懸臂成18度，雖然這樣的布置產(chǎn)生了一個(gè)較類似寬度橋梁為高的截面，如果必需可由三部分組裝。Hawes說。
原來的概念是主橋的主、背跨都用鋼結(jié)構(gòu)修建，以減小傳通至拉索、塔柱和基礎(chǔ)的荷載，并減小材料和施工費(fèi)用。然而成功的設(shè)計(jì)人員和承包商證實(shí)，背跨用后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的非對稱設(shè)計(jì)是合理的?；炷林亓啃纬闪烁胶獾慕Y(jié)構(gòu)體系，并減小了南臺(tái)的上拔力。
7跨連續(xù)橋梁橋面的總長964m，主跨橋面設(shè)計(jì)成全高475m的結(jié)構(gòu)鋼箱梁。在水面上20m用自由懸臂施工方法跨越Sava河。背跨及邊跨預(yù)應(yīng)力混凝土橋面采用頂推方法架設(shè)。
7個(gè)墩坐落在直徑1.5m，長約30m的深鉆孔樁上，支承塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)責(zé)成組合深樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)在直徑36m，深37m的圓柱形隔板墻內(nèi)，帶有一個(gè)包括由113根同樣深度的混凝土樁組成的結(jié)構(gòu)的中央芯部。這個(gè)設(shè)計(jì)提供最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性，而保證支承結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2006年由贏得橋梁設(shè)計(jì)國際競賽的顧問Ponting DDC和CPV警醒了初步設(shè)計(jì)，376m長得主跨的荷載通過40對拉索傳遞到塔，然后下降到200m長得背跨。主跨用結(jié)構(gòu)鋼以最大限度的減小其重量，而這一次為較短的混凝土背跨所平衡。南側(cè)延伸一個(gè)端跨連接到引橋匝道上。北側(cè)邊跨由70m、108m、80m、80m的四跨組成。施工與背跨相同，是后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。橋面固定在塔墩平臺(tái)上。
盡管采用兩種不同的施工材料，橋面上部結(jié)構(gòu)的外部尺寸通過橋梁的合長來實(shí)現(xiàn)，橋面板由寬145m、高48m的空心箱梁來支承，而外部寬15.3m的懸臂板，由間距4m的斜撐支承。為分布拉索的力，采用三寶空心箱。寬45m的橋面承擔(dān)6條交通車道和雙線輕軌線，以及兩個(gè)行人及自行車道。
2009年4月開始了現(xiàn)場工作，跟隨著一系列廣泛的外層土工技術(shù)和材料的試驗(yàn)和核準(zhǔn)，橋梁施工的一個(gè)特殊規(guī)定是主跨跨越Sava河施工時(shí)，何種不準(zhǔn)有任何臨時(shí)支承，這一限制導(dǎo)致橋面施工采用懸臂施工方法，采用拉索支承而保持航道不變阻礙。
因此，關(guān)鍵線路工程兵結(jié)合里程碑影響自由懸臂的開始，塔必須達(dá)到最小高度130m，背跨必須通過墩平臺(tái)連接到塔，連同橋梁組合傳遞節(jié)段施工的完成，而這形成了不同橋面結(jié)構(gòu)形式間的內(nèi)界面。
邊跨的施工獨(dú)立于主橋，而與主跨同時(shí)進(jìn)行，隨著兩結(jié)構(gòu)間連接的完成，可以完成橋面和修飾工作，跨越Cukarick海灣Sava河從前的航道的背跨為后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在7號(hào)墩后約20m高的澆筑場地上施工，該節(jié)段長18m。從這里采用3個(gè)臨時(shí)支撐墩向塔頂推50m距離，頂推從2009年晚些時(shí)候開始。
由于橋面的特殊尺寸，預(yù)制又分為三個(gè)部分。在后部澆筑底板，而在中部澆筑高4.75m的三寶箱，并帶有早已安裝的拉索錨固處。上部結(jié)構(gòu)的橫截面包括寬45m的橫向后張預(yù)應(yīng)力懸臂橋面，在中間三寶混凝土箱梁兩側(cè)，用懸臂鋼支撐支承。頂推平臺(tái)上節(jié)段的這樣布置允許同時(shí)進(jìn)行3個(gè)橋面節(jié)段的各部分施工，減少了施工時(shí)間。
7月進(jìn)行的最后操作，對長200m重20000t的橋面進(jìn)行頂推，采用兩組設(shè)在4個(gè)腹極下的液壓千斤頂來升高和推動(dòng)結(jié)構(gòu)。
在墩頂平臺(tái)處的支架上進(jìn)行橋梁合攏，以得到所需的與塔的固定連接，一旦主跨完成和安裝斜拉索，則拆除輔助墩。
高200,m的圓錐體混凝土塔試圖為塞爾維亞首都創(chuàng)造一個(gè)杰出的地標(biāo)——意圖提高高架橋的雅致美觀。
塔柱底部分義形成兩塔肢，包括公路車道和輕軌線的橋面穿過塔肢。塔肢在98m以上高處集練成單一圓柱，在此錨固拉索，設(shè)計(jì)的支架能處理好圓錐連續(xù)變化的半徑，從基礎(chǔ)承臺(tái)的16m減小到175m高處的4m。塔的頂部25m為結(jié)構(gòu)鋼，用不銹鋼包裝。一個(gè)塔肢在柱內(nèi)安裝有服務(wù)性的電梯，另一肢有緊急電梯。
塔動(dòng)模板的設(shè)計(jì)者需運(yùn)應(yīng)結(jié)構(gòu)圖形或部分圖形，橫截面的外側(cè)半徑的連接減少，從根部的30m，減小到175m以上混凝土和鋼最后連接處的4.5m。模板需自爬，并帶有錨固以支撐埋在前已澆筑節(jié)段中的結(jié)構(gòu)鋼架。模板應(yīng)這樣的設(shè)計(jì)，使每次澆筑后節(jié)間能減小，以在塔柱的全高形成股則和均勻的表面。
塔柱上節(jié)段橫截面的變細(xì)，由于較高的拉索力和較長的索，也向設(shè)計(jì)師提出了挑戰(zhàn)。因此，塔柱修建成具有3種不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)。下塔柱C55，中塔柱C60，上塔柱C67。采用最高等級(jí)的混凝土向混合料設(shè)計(jì)者提出挑戰(zhàn)，并可能是應(yīng)用地方材料包括河砂石所能達(dá)到的極限強(qiáng)度，其限制因素是集料和水泥基體間由于其光滑的表面即粘結(jié)不夠。
為減小施工時(shí)間，兩塔肢在塔橫截面形成后，穿過墩平臺(tái)節(jié)段進(jìn)行修建。墩平臺(tái)在中型支架上修建，用鋼筋連接器和后張預(yù)應(yīng)力筋連接塔肢。在98m高處，兩組支架結(jié)合成單獨(dú)支架，這是在6月底，有三個(gè)壓柱支撐塔肢到達(dá)這個(gè)點(diǎn)。
塔的上部25m具有由結(jié)構(gòu)鋼架支撐的不銹鋼尖部。終止在200m高處，直徑為1.5m。圓錐端不具有結(jié)構(gòu)功能，但設(shè)計(jì)為了增加高度以及使塔更精致美觀。它也將是貝爾格萊德最高的結(jié)構(gòu)。并需具有合適的接地以保護(hù)防止雷電襲擊。預(yù)計(jì)塔的混凝土節(jié)段在2000年底完成。鋼塔尖計(jì)劃在2011年夏季進(jìn)行。
橋梁主跨需要高質(zhì)量鋼5355J2+N總共8600t，在中國制作部件，運(yùn)送單元最大長度17m，高2.6m，寬4.1，41.4t，海運(yùn)自中回至鹿特丹，然后用河運(yùn)駁船通過萊茵河——多瑙河到貝爾格萊德靠近橋現(xiàn)場的組裝場。
項(xiàng)目挑戰(zhàn)之一，是決定結(jié)構(gòu)鋼橋面采用什么合適的尺寸以便主跨施工可用最短的時(shí)間?？紤]到這一點(diǎn)，以及拉索錨固梁上的間距為8m的事實(shí)，導(dǎo)致承包商選擇了寬16m，最大重量約重400t的節(jié)段。原先承包商建議運(yùn)輸和提升單元最大重量40t，但是由于高風(fēng)險(xiǎn)和一般時(shí)間的限制，最終選擇在主河航道北岸的場地組裝全寬44.5m*16m的節(jié)段，并將它們運(yùn)主橋面得懸臂的前端。
這一決定又產(chǎn)生了另一挑戰(zhàn)——運(yùn)輸這樣大的物件由組裝場到駁船，駁船需足夠大以放置大節(jié)段，也必須考慮河流標(biāo)高的等量波動(dòng)和不可預(yù)計(jì)的波動(dòng)超過5m，也將影響承包商隊(duì)運(yùn)輸?shù)倪x擇。
采用專門的重載運(yùn)輸設(shè)施來移動(dòng)橋面節(jié)段至泵船，向Sava河上游移動(dòng)500m，來用轉(zhuǎn)臂吊機(jī)提升4個(gè)節(jié)段，每個(gè)16m，其尺寸由拉索毛福的距離來決定，在替身、調(diào)整和焊接至懸臂的節(jié)段后，新橋面節(jié)段的重量由兩對拉索通過塔傳遞至背跨。19個(gè)節(jié)段的每個(gè)預(yù)計(jì)的周期為21天，現(xiàn)計(jì)劃在2011年9月橋面合龍。
鋼主跨最終反力傳遞至混凝墩平臺(tái)，由一個(gè)組合設(shè)計(jì)的傳遞節(jié)段，采用后張預(yù)應(yīng)力筋和剪力栓釘而得到。
斜拉索由平行的7絲鋼絞線的鋼索組擠壓組成，包括銀灰色的HDPE管外殼的外徑從200mm至280mm變化，取決于所含鋼絞線的數(shù)量，80根拉索共采用1280t高強(qiáng)鋼，內(nèi)含最大91，最長372m。8月開始安裝斜拉索。
一旦背跨頂推完成，液壓設(shè)施和鋼導(dǎo)梁移至邊跨應(yīng)用，第一節(jié)在9月底頂推，澆筑場地設(shè)在首先兩跨之間，以減少36段頂推的距離，在永久墩之間設(shè)置臨時(shí)墩，橋面設(shè)計(jì)成單室空心箱梁，帶有頂推時(shí)所需的初期后張預(yù)應(yīng)力筋。在最終達(dá)到70m、108m、80m和80m跨徑時(shí)，腹板內(nèi)張拉二期力筋，是在頂推后張拉以便允許拆除臨時(shí)墩。最大跨徑的預(yù)拱度提出了特殊的挑戰(zhàn)，研究了如此頂推專門設(shè)計(jì)的頂推梁。
在5號(hào)墩處將拆除導(dǎo)梁，并將鋼連接構(gòu)件連在前端，在這次操作期間，在緊隨前段處將澆筑最后跨，并延伸的懸臂板，以連接引線。
橋梁計(jì)劃于2011年底開放交通。
