安徽安慶長(zhǎng)江大橋
2015-05-27 

   1  概況

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

   圖1  慶長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(zhì)巖和極軟質(zhì)巖。

   大橋采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)速度100km/h,橋面高度處設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速:橫橋向33.6m/s,順橋向29.8m/s;船舶撞擊荷載:順?biāo)鞣较?7000kN,橫水流方向13500kN;地震基本烈度6度,按7度設(shè)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(jié)構(gòu)

   主橋?yàn)?0m+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(shè)一輔助墩,為克服輔助墩的負(fù)反力,在每側(cè)輔助跨上壓重1000t。

   圖2  主橋橋型布置

   (1)索塔基礎(chǔ)

   采用雙壁鋼圍堰大直徑鉆孔樁復(fù)合基礎(chǔ)(圖3),雙壁鋼圍堰內(nèi)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(nèi)設(shè)18根直徑3m鉆孔樁,最大樁長(zhǎng)91.25m,呈梅花型布置。封底混凝土厚7m,承臺(tái)厚6m。全橋封底及承臺(tái)共澆注混凝土15205m3鋼圍堰豎向分10個(gè)節(jié)段,每節(jié)段平面分為12環(huán)塊進(jìn)行設(shè)計(jì)、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(chǔ)

   圖4  基礎(chǔ)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(cè)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(shè)2個(gè)豎向支座和側(cè)向限位支座。在上塔柱斜拉索錨固區(qū)配置了環(huán)向預(yù)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)4.5m。由于中塔柱是向內(nèi)傾斜的,每隔18米用一道水平撐與兩個(gè)中塔柱塔肢相連接,每道水平撐施加水平主動(dòng)力(圖6)。下橫梁采用支承在承臺(tái)上的落地支架立模,分兩次澆筑混凝土,兩次張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。上塔柱錨索區(qū)預(yù)應(yīng)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(gè)梁段,標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)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(shè)2%的雙向橫坡。索塔處不設(shè)風(fēng)嘴,箱梁寬跨比1/17.0,高寬比為1/10。鋼箱梁每隔3.75m設(shè)1道橫隔板。無(wú)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(shè)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(shí)體式縱隔板,一般實(shí)體式縱隔板厚10mm,受力較大的支座處,縱隔板厚度30mm、20mm。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)螺栓連接,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工地操作簡(jiǎn)單,避免了仰焊,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。本橋由于通航需要,邊中跨比偏大,造成斜拉索索力應(yīng)力幅偏大,岸跨最后3根斜拉索應(yīng)力幅超過(guò)200 MPa,對(duì)斜拉索及錨箱抗疲勞非常不利。為確保連接的可靠,設(shè)計(jì)對(duì)錨箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析,重點(diǎn)加大錨腹板面外的剛度。專門設(shè)計(jì)了1:1的足尺模型進(jìn)行靜載及疲勞試驗(yàn),對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。主橋鋼箱梁的制造過(guò)程中,采用了各種先進(jìn)的工藝:CAM技術(shù)、錨腹板單元的組焊技術(shù)、大范圍采用各種形狀的陶質(zhì)襯墊單面焊雙面成型工藝和立體階梯推進(jìn)方式組裝、焊接鋼箱梁技術(shù)等,并采用三維激光跟蹤儀檢測(cè)箱口尺寸,取得了很好的效果,鋼箱梁的制造達(dá)到了相關(guān)規(guī)范的要求。

   (4)斜拉索

   拉索采用多股環(huán)氧全涂無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)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(zhǎng)276.8m,重達(dá)16.7t,共用鋼絞線拉索1033.3t。拉索在張拉端和固定端均設(shè)置有減震振膠塊,對(duì)一部分長(zhǎng)索在梁上另外安裝液壓減震器來(lái)減小振動(dòng)。拉索錨具能夠承受的疲勞應(yīng)力幅為250MPa,拉索外護(hù)套采用HDPE圓護(hù)管,并要求外形上具有防雨振功能。

   (5)鋼箱梁架設(shè)

   主塔中塔柱施工的同時(shí),于主塔下橫梁處拼裝0塊鋼箱梁施工用托架,在高水位時(shí)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(jì)7個(gè)梁段,并在托架上焊接梁段接頭,焊接完成后張拉第1對(duì)斜拉索。斜拉索張拉到位后拼裝橋面吊機(jī),然后第2次張拉第1對(duì)斜拉索。此后開始采用橋面吊機(jī)對(duì)稱吊裝15m的標(biāo)準(zhǔn)梁段(圖9),標(biāo)準(zhǔn)梁段起吊重量200t,標(biāo)準(zhǔn)梁段所對(duì)應(yīng)的斜拉索張拉分2次進(jìn)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(jī)前移起吊下一梁段并調(diào)整完標(biāo)高后張拉。本橋邊通航孔處于深水區(qū)內(nèi),且航運(yùn)繁忙。為避免設(shè)置昂貴的深水臨時(shí)墩,確定采用邊孔第12梁段作為邊跨合攏段,最大雙懸臂長(zhǎng)為190.75m。岸跨10個(gè)梁段在排架上焊接成整體后,將岸跨梁段向江側(cè)推移就位連接,實(shí)現(xiàn)邊跨合攏。中跨合攏梁段設(shè)計(jì)長(zhǎng)為8.5m,合攏前精確測(cè)量,確定合攏梁段2次配切長(zhǎng)度,經(jīng)2次配切后的合攏梁段用2臺(tái)經(jīng)改裝后的橋面吊機(jī)吊裝就位,焊接環(huán)焊縫后,解除索塔下臨時(shí)固結(jié)約束,實(shí)現(xiàn)中跨合攏。中跨合龍時(shí)兩個(gè)懸臂端軸線相對(duì)偏差1mm,絕對(duì)偏差5mm;標(biāo)高相對(duì)偏差6mm,絕對(duì)標(biāo)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(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

  ?。?)主塔地處長(zhǎng)江下游河段基礎(chǔ)水深達(dá)38m ,設(shè)計(jì)施工中采用直徑32m、壁厚1.5m、高50.5m的大型雙壁鋼圍堰復(fù)合基礎(chǔ),是迄今以來(lái)我國(guó)大型的深水基礎(chǔ)之一。

  ?。?)主塔自承臺(tái)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(diào)式主動(dòng)橫撐,對(duì)施工中塔身變位與應(yīng)力控制起到了關(guān)鍵作用;對(duì)塔身錨固區(qū)采用環(huán)向預(yù)應(yīng)力、塑料波紋管道成形及真空壓漿技術(shù),改善了復(fù)雜應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力分布,為同類設(shè)計(jì)提供更為科學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)。

   (3)、主橋斜拉索設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)壽命;首次采用了斜拉橋尾索應(yīng)力幅控制方式。

  ?。?)主橋設(shè)計(jì)采用了扁平流線型閉口鋼箱梁,具有良好的力學(xué)性能和景觀效果,減輕了主橋基礎(chǔ)的恒載;對(duì)扁平流線型閉口鋼箱梁的計(jì)算、設(shè)計(jì)、加工和施工控制技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)。

  ?。?)在主橋結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中嵌入以結(jié)構(gòu)狀態(tài)向量為控制目標(biāo)的隨機(jī)調(diào)索模塊,為靈活應(yīng)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(duì)大跨度斜拉橋進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,實(shí)現(xiàn)了安裝線形平順、內(nèi)力符合設(shè)計(jì)要求,避免了多次調(diào)索,縮短了安裝周期,提高了安裝質(zhì)量,在本橋的安裝達(dá)到了一次合龍誤差±2mm的精度,達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

   4有關(guān)資料

   橋  名;安慶長(zhǎng)江大橋

   橋  型:鋼箱梁斜拉橋

   跨  徑:510m

   橋  址;安徽省安慶市

   設(shè)計(jì)單位:安徽省公路勘測(cè)設(shè)計(jì)院、重慶交通科研設(shè)計(jì)院

   施工單位:湖南路橋集團(tuán)公司、中交集團(tuán)第二航務(wù)工程局、中鐵寶橋股份有限公司、柳州歐維姆機(jī)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(jià):3.32億元

   建成日期:2004年12月

   
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