卢浦大桥PPT课件.pptx

交通土建工程构造 课程学习交流 班级 14级土木研2班姓名 黄薪颖学号 0214231 2020 3 25 1 一 工程概况 开工时间 2000年10月25日竣工时间 2003年6月28日北起浦西鲁班路 穿越黄浦江 南至浦东济阳路 全长8722米大桥主桥为全钢结构 直线引桥全长3900米 其中主桥长750米 宽28 75米 采用一跨过江 由于主跨直径达550米 居世界同类桥梁之首 被誉为 世界第一钢拱桥 主桥按6车道设计 引桥按六车道 四车道设计设计航道净空为46米 通航净宽为340米 主拱截面世界最大 为9米高 5米宽 桥下可通过7万吨级的轮船 它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥 2020 3 25 2 2020 3 25 3 2020 3 25 4 2020 3 25 5 二 地位以及建设的地位和意义 1 地位 卢浦大桥创下了10个 世界之最 1 世界上跨径最大的拱形桥 跨度达550米 2 世界上首座采用箱型拱结构的特大型拱桥 3 世界上首座除合龙接口一端采用栓接外 完全采用焊接工艺连接的大型拱桥 4 单件构件吊装重量居世界首位 5 主桥建筑中融合了斜拉桥 拱桥 悬索桥等三种不同类型的桥梁施工工艺于一身 是世界上在单座桥梁建造中采用的施工工艺最多的一座桥 2020 3 25 6 6 主桥结构用钢量是世界上单座拱桥用钢量最大 7 世界上单座拱桥建造中措施用钢量最大的一座 8 大桥所用的16根水平系杆索 是目前世界上拱桥中长度最大 直径最粗 单根重量最重以及单根张拉吨位最大的水平索 9 现场钢板焊接厚度达100毫米 是世界钢结构桥梁建造中现场钢板焊接厚度最大的一座 10 目前世界上在单座桥梁重建中使用大型机械设备和设施最多 2020 3 25 7 2 意义 卢浦大桥北起浦西鲁班路 穿越黄浦江 南至浦东济阳路 加强了两岸的交流 缓解了交通压力 也成为城市的交通枢纽之一 同时 卢浦大桥的修建刷新了多项世界纪录 突破了许多桥梁难题 成为了中国桥梁大跨度钢结构拱桥中的典型 2020 3 25 8 三 工程的设计技术标准及指标 道路等级 城市主干道设计车速 60KM H抗震 地震基本烈度7度最大纵坡 主线5 匝道6 4 主桥 双向六车道 车行道总宽24 5m 每侧观光人行道宽2 0m航道净空 净高46m 净宽340m 主拱截面 为9米高 5米宽 2020 3 25 9 计算荷载 汽车 20级验算荷载 挂车 100级 人群荷载 4KN m2全桥均布人群荷载 2 4KN m2主桥桥面竖曲线半径为900Om主桥桥面纵坡3 75 横坡2 中跨主桥桥面宽2918m 设计标准轴载100KN 2020 3 25 10 四 建设初期的设计方案比选和推荐案方的优越性 在本方案设计中选择斜拉桥 悬索斜拉协作体系桥 悬索桥以及拱桥4种桥型方案进行比较 论证 主要从结构性能 主要施工方法和施工进度安排 设计条件 外观等方面进行比较 2020 3 25 11 1 斜拉桥方案 斜拉桥设计方案采用钢 混凝土混合型斜拉桥结构 即边跨主梁为混凝土结构 中跨主梁为钢结构 结构体系 主桥采用双塔 双索面多跨连续斜拉桥结构 边跨为4跨预应力混凝土连续箱梁 并伸入主跨24m 主跨钢箱梁结构长度为502m 塔墩固结 塔柱采用钻石型 主跨跨径 550m 跨径组合 45m 45m 54m 56m 550m 56m 54m 45m 45m 950m 桥宽 30 35m 2020 3 25 12 2 悬索斜拉协作体系桥方案 跨径组合 33 5m 38m 48 5m 550m 48 5m 38m 33 5m 790m 主跨跨径550m 结构体系 主桥为悬索 斜拉协作体系 边跨主梁为预应力混凝土结构 伸入主跨24m 中跨主梁为钢结构 长502m 其中悬索部分长250m 其余为斜拉部分 主缆矢跨比f L 1 10 主缆与斜拉索索面横桥向中距25m 桥宽 30 35m 2020 3 25 13 3 悬索桥方案 主跨跨径 550m 跨径组合 40m 2 43m 44m 550m 44m 2 43m 40m 890m 结构体系 单孔双铰加劲钢箱梁悬索桥 主跨两侧边孔采用40m 44m的预应力混凝土筒支T梁 主缆矢跨比f L 1 10 主缆横桥向中距为25m 桥宽 30 35m 2020 3 25 14 4 拱桥方案 拱桥设计方案采用系杆拱桥主跨跨径 550m 跨径组合 100m 550m 100m 750m 主跨为跨径550m 矢跨比f L 1 6 拱肋为砼 钢混合结构 即由100m砼箱形拱肋 350m钢箱拱肋 100m砼箱形拱肋组成 加劲梁采用钢 砼结合梁结构 主桥边跨采用跨径为100m的预应力砼悬臂箱梁结构 主跨结合梁标准段桥宽 28 75m 2020 3 25 15 5 方案比较 1 斜拉桥 优势 造价低 结构性能好 造型挺拔美观 有丰富的设计 施工经验 工程容易实施 既技术又经济 劣势 难以满足应征文件中提出的 使大桥成为新的标志性建筑 的要求 2020 3 25 16 5 方案比较 2 协作体系桥其建筑造型与斜拉桥比相差不多 但结构性能比斜拉桥差 上部结构与下部结构施工需具备斜拉悬索2种桥型的施工方法 材料用量多 造价稍高 为非经济跨径 2020 3 25 17 5 方案比较 3 悬索桥优势 造型简洁 美观 线形流畅 且有别于黄浦江上已有桥梁的建筑造型劣势 结构刚度差 位于软土地基上基础工程量大 造价最高 系杆拱桥受力明确 造价比斜拉桥稍高 结构性能良好 按照本方案的设计构思和上海地区的桥梁设计施工水平 工程也易于实施 2020 3 25 18 5 方案比较 4 拱桥 系杆拱桥 受力明确 按照本方案的设计构思和上海地区的桥梁设计施工水平 工程也易于实施 造价比斜拉桥稍高 结构性能良好具有大跨径T构连续梁 连续钢构 斜拉桥 系杆拱等多种桥型的设计方案施工方案可行建筑造型 雄伟壮观 具有时代气息方案的实施不仅可以 使大桥成为新的标志性建筑 而且还有利于我国桥梁技术水平的进一步提高和发展 2020 3 25 19 桥型方案综合比较 2020 3 25 20 综上 卢浦大桥采用拱桥方案进行施工 2020 3 25 21 五 典型工程的结构构造组成技术特点及其难点 1 临时索塔体系的设计与施工难点 大跨度悬臂施工将产生巨大应力解决办法 主拱采用扣索法施工 即在浦东浦西各设置缶时索塔体系 以满足施工需要 2020 3 25 22 五 典型工程的结构构造组成技术特点及其难点 2 尾端节点设计难点 通过尾端节点的力主要有 水平拉索的锚固力 分配到边跨拱肋和边跨加劲梁上用以平衡中跨拱推力的压力 锚墩支座反力 为使结构受力合理 上述几个力构成的力系应交汇于一点 但是 由于水平拉索和加劲梁的重心不可能完全重合 解决办法 设计控制水平拉索中心线 边跨拱肋拱轴线和锚墩支座中心线 也是端横梁中心线 交汇于一点 这样就保证了几个主要的力力线传递合理 边跨加劲梁虽然略有偏差 但所占比例很小 2020 3 25 23 五 典型工程的结构构造组成技术特点及其难点 3 钢桥面沥青铺装大多数正交异性钢桥面 局部变形大 且变形复杂 加之钢桥面板本身热容量小 传热大 而且需解决防水 防锈及层间结合等问题 因此 要求对钢桥面铺装层有较高的要求 如具有良好的抗疲劳开裂性变形特性 良好热稳定性 良好的防水和抗滑性能及与钢桥面良好的随从性 解决办法 重点研究钢桥面防水粘接铺装体系 又兼顾沥青混合料的更高温度抗车辙及低温抗开裂缝和抗滑综合性能 形成适合卢浦大桥钢桥面铺装的成套技术 并提出优化方案 2020 3 25 24 六 卢浦大桥所采用的施工技术及其管理措施 1 拱桥方案的基本参数主跨跨径 550m 跨径组合 100m 550m 100m 750m 主跨为跨径550m 矢跨比f L 1 6的系杆拱桥拱肋为砼 钢混合结构 即由100m砼箱形拱肋 350m钢箱拱肋 100m砼箱形拱肋组成 加劲梁采用钢 砼结合梁结构 主桥边跨采用跨径为100m的预应力砼悬臂箱梁结构 主跨结合梁标准段桥宽 28 75m 2020 3 25 25 六 卢浦大桥所采用的施工技术及其管理措施 2 拱桥方案的可靠性分析 1 施工工艺的可靠性 2 结构分析的可靠性 2020 3 25 26 3 主体结构设计与构造 1 拱肋 本桥拱肋采用砼 钢混合结构 跨中350m 水平距离 的拱肋为钢箱结构 距拱脚100m 水平距离 以内为砼箱梁结构 拱肋高度自拱脚处15m高变化到拱顶8m高 单片拱肋宽6m 两片拱肋的横桥向中距自拱脚处31m变化到拱顶处6m 拱顶约180m范围 2020 3 25 27 3 主体结构设计与构造 2 吊索 加劲梁承受的车辆和人群荷载通过吊索传递给系杆拱体系 顺桥向吊索采用斜交网状布置 每根吊索的倾斜角为60 70 加劲梁吊点的间距为9m 2020 3 25 28 3 主体结构设计与构造 3 水平拉索 水平拉索作为系杆承受拱肋的强大的水平推力 水平拉索分2组布置 每组由14根拉索组成 拉索采用扭绞型平行钢丝 热挤PE护套 冷铸锚成品索 设计安全系数k 2 5 每根水平拉索可更换 2020 3 25 29 3 主体结构设计与构造 4 加劲梁 加劲梁采用钢 砼结合梁结构 钢主梁为腹板倾斜的工字型断面 腹板的倾斜度与吊索保持一致 钢梁高2 7m 两片钢主梁横桥向间距为31m 钢横梁亦为工字型断面 梁高2 75 3m 顺桥向间距为4 5m 钢梁工厂制作采用焊接 现场拼装采用摩擦型高强螺栓连接 砼桥面板厚0 25m 预制桥面板通过焊钉和现浇砼接缝和钢主梁 钢横梁连成整体 形成结合梁桥面系 2020 3 25 30 3 主体结构设计与构造 5 边跨悬臂梁 主桥边跨采用常规的预应力砼悬臂箱梁 横梁结构 边跨桥宽43m 53m 由两个分离式的单箱组成 由于构造上需要主梁断面与砼拱肋对接 两个箱梁的中距也为31m 箱梁底宽7m 梁高4 5m 边墩处 10 5m 拱脚处 两个分离箱梁之间设置横梁 横梁间距为5 0m 2020 3 25 31 3 主体结构设计与构造 6 主墩 边墩 均为双柱式桥墩 墩身为箱形截面钢筋砼结构 主墩墩身顺桥向宽10m 横桥向宽8m 边跨悬臂箱梁和主跨砼拱肋固结于主墩墩顶横梁 系杆即水平拉索亦锚固于该区域 因此墩顶横梁需进行局部加强处理 采取相应的构造措施以满足结构受力需要 边墩墩身顺桥向宽5m 横桥向宽5m 边墩盖梁为箱形截面预应力砼结构 边墩支座为纵向滑动支座 盖梁上设置纵 横 竖三向限位装置 基础持力层选用71 2层 桩型采用800或1000C80PHC桩 2020 3 25 32 4 结构性能 1 静力性能加劲梁 拱肋 在活载作用下的垂直变形幅度为20cm 砼拱肋 钢拱肋 加劲梁 吊索 水平拉索 边跨悬臂梁 主墩墩身 桥梁基础等各部构件在各种荷载组合下其应力均小于规范允许值 2 动力性能计算临界风速约70m s 大于设计风速55m s 抗震计算符合有关规范规定 2020 3 25 33 5 主要施工方法与施工进度安排 主墩及边墩 墩身采用提升模板和泵送混凝土浇筑墩身砼 主墩横梁和边墩盖梁 支架法泵送砼施工边跨砼箱梁与主跨砼拱肋 挂兰悬臂对称平衡浇筑边跨横梁 部分预制 以湿接头方式与箱梁相连现浇桥面板 吊模施工 钢拱肋 采用塔架斜拉索法分段悬臂拼装 起重量为320t 接头可用焊接也可用栓接 2020 3 25 34 5 主要施工方法与施工进度安排 施工塔架用万能构件或军用桁架拼装 置于砼拱肋悬臂端处 并与悬臂梁 施工缆索组成自平衡体系加劲梁安装 先将钢主梁 钢横梁和小纵梁联成框架结构后逐段吊装就位 加劲梁节段长度9 18m 起吊重量为62t 124t吊装预制桥面板 现浇接缝 形成结合梁断面再施加桥面预应力 施工进度安排 共约28个月 2020 3 25 35 七 施工的主要控制环节 难度极大的中跨拱肋施工 即桥面以上Z8号拱肋至Z21号合龙段拱肋的安装为本工程的主要控制环节 主要从以下几方面进行施工控制 1 确定合理的中跨拱施工方案2 施工机具 临时设施和配件 包括拱上吊机 悬挂移动平台 临时风撑及其他主要施工配件 3 标准段施工工艺 包括吊前准备 提升安装 调索 2020 3 25 36 4 合龙段施工工艺 1 合龙段施工方案的确定 2 合龙段测量 3 合龙段长度的确定 4 合龙段安装 2020 3 25 37 八 卢浦大桥总投资及其资金筹措 卢浦大桥总投资为22 4亿元其中长期贷款为15 5亿元 由中国工商银行发放 发放期限为15 18年融资模式 BOT融资模式担保方式 业主将特许专营权做质押 并辅之以工商银行作为业主投保的各种商业保险和施工单位出据的保函的第一收益人 2020 3 25 38 八 卢浦大桥总投资及其资金筹措 BOT融资方式风险规避 结合BOT项目融资的法律要求 重新设计了贷款合同 质押合同 帐户监管合同以确保与卢浦大桥专营权合同法律实用性一致 项目公司在贷款期内 只能在工行指定分支机构开立结算帐户和项目专户 对项目建设资金流向实行全流程封闭性监控措施 从而确保贷款资金的安全 2020 3 25 39 九 工程在设计 施工及其和管理方面的创新点 1 设计创新卢浦大桥采用拱桥 系杆拱桥 方案具有大跨径T构连续梁 连续钢构 斜拉桥 系杆拱等多种桥型的设计方案 2020 3 25 40 2 施工创新1 S355N细晶粒结构钢焊接工艺新技术一种低碳当量 Nb Ti复合微合金钢板