江阴大桥PPT课件

1 江阴长江大桥设计及施工关键技术 2 江阴大桥概述 江阴长江公路大桥 位于江苏省江阴市黄田港以东3200米的西山 桥型采用主跨为1385m刚悬索桥 为世界第四 中国第一大桥 1994年开工建设 1999年10月建成通车 3 江阴大桥所获荣誉 英国建筑协会2000年度优质工程奖 2001江苏省 扬子杯 优质工程奖 2001年江苏省科技进步奖一等奖 第十六届匹兹堡国际桥梁协会会议的尤金 费格金奖和2002年度鲁班奖 4 江阴大桥夜景 5 江阴大桥主缆分跨 经比较 江阴桥主缆采用单跨悬吊 边跨主缆采用不吊加劲梁的背缆形式 实践证明 这种形式在江阴桥的实际情况下 不仅经济 方便施工 还能增加桥梁的整体刚度 是合理的选择 江阴桥南锚碇锚固于西山山体 因受西山地形制约 南边缆跨度取309 36m 边缆倾角为27 072 为使南 北主索鞍尺寸相同 便于制造 北边跨也采用相同的倾角 跨度取336 5m 而中缆塔顶倾角为20 70l 如果不受地形限制 根据 主缆在塔顶两侧的夹角尽量相近 的原则来设计 南 北边跨的跨度应分别取439m和480m 6 7 8 江阴大桥主缆分跨 两种边跨跨度的参数比较如表1 表中可见 边跨跨度加大 一方面使边缆长度增加约32 活载产生的弹性伸长量增大 另一方面使边缆的垂度增大约89 这两者的增大最终都会导致桥塔的受力变坏 塔底弯矩增加约21 并使桥梁的整体刚度下降 塔顶水平位移增大约20 边跨跨度加大 虽然边缆的截面积减小了 但是 边缆的长度却增长了 综合的结果 边缆的用钢量还是净增约24 计1472t 9 10 开过江阴大桥 11 江阴大桥主缆索股锚头型式 江阴桥为配合螺杆式锚固系统 采用带锚板的主缆索股锚头 由于第一次设计这种形式的锚头 缺乏工程经验 为谨慎计 考虑到索股安装时锚板容易转动 便于孔眼与螺杆对准 将锚板与锚头分开 如图1 这样做还使得锚板与锚杯有可能采用不同的材料 锚杯使用铸钢 满足复杂的形状需要 锚板则使用锻钢 以满足复杂的受力要求 从索股安装实践看 前者的考虑似乎没有必要 而后者只要适当调整锚板尺寸 锚板与锚杯使用同样的铸钢也有可能 如将锚板与锚杯做成一体 还可节省锚头长度 减轻重量 节省材料 并可避免锚板刮伤钢丝 丰都大桥与海沧大桥的实践都证明了这一点 尽管这两座桥索股都是91丝的 对127丝的索股 做些改正也应该是可行的 12 江阴大桥主缆安全系数取用 在影响主缆效率系数的钢丝强度 垂跨比以及安全系数三大要素中 钢丝强度的提高是需要付出代价的 垂跨比的增大有时受整桥刚度等制约 唯独安全系数的降低却是免费的 跨径愈大其效益越是可观 在当今11座千米以上的悬索桥中 有6座主缆安全系数小于2 3 英国自建造塞文桥以来 随后的博斯普鲁斯两座桥 享伯桥以及青马大桥的主缆安全系数始终保持在2 29 值得重视的是明石大桥 主缆安全系数为2 2 加之使用l800MPa的超强钢丝 使主缆效率系数达到0 74 遥遥领先于其他大桥 更值得注意的是大带东桥 主缆的名义安全系数仅2 0 是目前各悬索桥中最低的 加之采用l 9大垂跨比 尽管仍使用l570MPa强度的钢丝 主缆效率系数仍能达到0 80 13 江阴大桥重要意义 江阴长江大桥也是世界十大名桥的之一 跨度名列第四 江阴长江公路大桥是江苏交通系统修建的我国第一座跨径超过千米的特大型悬索桥 在当时已建桥梁中居中国第一 世界第四 代表我国造桥最高水平 是20世纪我国桥梁工程建设史上新的里程碑 跻身世界桥梁前列 江阴长江公路大桥在工程技术上突破了如大温差的钢箱梁路面铺设 北遛沉井等很多世界级难题 一些技术为随后建成的长江二桥 三桥 润扬大桥 苏通大桥等世界级桥梁提供了很好的经验 14 15 江阴大桥吊索索骨形式 江阴桥吊索吸取明石大桥 大带东桥等经验 对大于9m的长吊索 设计为平行钢丝索股的吊索 这种吊索经久耐用 弹性模量稳定 结构性能优良 是较为理想的吊索索股形式 索股钢丝考虑个别吊索更换时 便于采购少量原来规格的钢丝 因此选用市场上最通用的 5钢丝 应该说 目前生产的镀锌钢丝更多是 7的 采用 7钢丝还可使索股更紧凑 缩小索径 但考虑到 7钢丝索股采用热铸锚头 疲劳问题较难解决 因此 若采用 7钢丝则锚头需改用冷铸锚 16 江阴大桥吊索索骨形式 17 江阴大桥吊索索长精度和调整 江阴桥缆索系统设计时进行了误差分析 从中确定吊索索长的精度要求 并采取措施进行误差反馈和索长调整 使前面工序所产生的误差在后继工序中消除 尽可能将施工所产生的误差消灭在施工过程中 具体地说 对于吊索索长 有两次反馈和调整 第一次是消除主缆架设误差 在主缆紧缆并安装索夹之后 吊索加工完成之前 将主缆架设误差反馈给吊索索长计算 使其在吊索加工中加以消除 第二次是消除索股制造误差 将其在索股制造的最后阶段进行调整和消除 18 调整过程 第一次调整原设计是在空缆完成 索夹安装之后 测量空缆垂度及各索夹的位置坐标 推算出成桥的吊索形状 长度和无应力长度 吊索索股可以提前加工 但只安装一端的锚头 另一端锚头待吊索长度得到调整后再安装 实际施工时 由于工期安排 这项调整没有进行 19 制作过程中的误差 承包商认为有把握提高主缆的架设精度 来确保桥面线形准确 实际主缆架设之后 西缆偏低2 4mm 东缆偏低31 3mm 两根主缆垂度相对误差仅为28 9mm 第二次调整是解决吊索制造精度问题 根据误差分析 吊索精度要求较高 特别是同一节点的两根吊索 对于最短的吊索 索股有效长度仅630mm 如果一根为正误差 另一根为负误差 索长精度取 1mm 则后者应力达到667MPa时 前者才开始受力 而吊索的允许应力为523MPa 实际上 1mm的精度是很难做到的 仅锚头安装误差一项就远远超过这一范围 20 如何消除吊索制造误差 为消除吊索制造误差 江阴大桥设计了可调节长度的锚头 见图3 将锚杯与叉形耳板分开 用螺纹相连 上下锚头的螺纹旋向相反 实现了无级调长 调节范围为 20mm 这种构造还避免了叉形耳板对灌锌的影响 并减少了叉形耳板间距 缩小了销子跨度 21 安全保证方法 灌锚之后 将同一吊点的两根吊索串联 施加恒载索力 进行测长和调节 由于两根吊索在相同的温度环境 相同拉力 同一段钢尺下进行量测 避免了这些因素所产生的误差 剩下的只有读数和标记误差 这样可使同一吊点两根吊索的相对误差控制在1mm之内 保证了短吊索的结构安全 22 23 江阴大桥索夹设计材料 江阴桥索夹原设计采用EG270 500铸钢 这种材料含碳量偏高 不易铸造和修补 低图3可调式吊索锚头1 销套 2 销子 3 挡板 4 叉形耳板 5 锚杯 6 缓冲器 7 索股温冲击性能也稍差 施工时 索夹在英国铸造 改用A4铸钢 强度 含碳量和低温性能都有所改善 如采用国产材料 也应控制含碳量和低温冲击性能 24 江阴大桥销接式吊索索夹的安装 骑跨式吊索索夹是左右分开的 而销接式吊索为使索夹耳板居中 一般采用左右分开的形式 一般认为左右分开的索夹 比上下分开容易安装 这是因为不少悬索桥主缆在紧缆之后 多发生横向直径比竖向直径大的现象 左右分开的索夹安装时螺杆横向收紧 能适应这一情况 25 江阴大桥销接式吊索索夹的安装 但是在鞍座两侧的索夹则属例外 由于主缆在鞍槽内受隔板影响 横向尺寸加大 出鞍槽后仍呈横向扁圆 因此 对这些索夹 宜采用左右分开为好 江阴桥原设计所有索夹均为上下分开 后来吸取国外一些悬索桥施工经验 将鞍座两侧固定缆套的索夹旋转90 安装 避免了不少施工麻烦 有一种意见认为 上下分开的索夹受力会受吊索索力影响 不如左右分开好 其实是一种误解 仔细分析即可明白 两种索夹受力并无多大区别 只是前者增加了耳板 如果材料选用恰当 铸造并无多大困难 26 安装过程 安装 避免了不少施工麻烦 有一种意见认为 上下分开的索夹受力会受吊索索力影响 不如左右分开好 其实是一种误解 仔细分析即可明白 两种索夹受力并无多大区别 只是前者增加了耳板 如果材料选用恰当 铸造并无多大困难 27 江阴大桥的光景 28 江阴大桥主缆空隙率及索夹间隙确定 根据国内外悬索桥资料 PPWS法架设的主缆 空隙率一般在17 l9 之间 江阴桥主缆空隙率在索夹范围内取l8 索夹以外为20 索夹内空隙率是指全部恒载作用后 索夹经过三7欠夹紧之后的空隙率 一般据此设计索夹内径 考虑到空隙率可能有变化 在两半索夹问常留有间隙 并将两半索夹交接处做成城垛状相互交错 搭接 江阴桥索夹间隙取30mm 凹凸搭接30mm 在理想状态下 允许空隙率在14 3 21 5 之间变动 29 谢谢观赏