秘鲁某地区双道桥梁方案选择

秘鲁某地区双道桥梁方案选择

1主跨中跨线桥型挪威西岸的奥斯托尔市有许多岛屿。该市是挪威渔业饲养加工工业的重要城市之一。两个主要的岛屿是Huftary和Selbjrn。1979年采用自由悬臂方法修建了主跨为212m的桥,将两岛连通。最近,为了连接Austevoll的其他岛屿,修建了两项工程,其中之一连接Stolmen和岛。该工程由1800m新路组成,并包括总长467m、主跨301m的Stolma桥。在工程的早期阶段,业主研究了通道的不同方案,包括悬索桥、斜拉桥、自由悬臂桥梁和水下隧道。考虑经济性,选择了自由悬臂桥梁方案。承包商对这种桥型的施工方法和所需设备非常有经验,最终决定采用301m的大跨径。1995年签订设计合同,其内容包括初步设计、招标文件、结构分析和设计以及结构图纸。2技术经济研究桥梁的主要技术指标是单车道、一块板,总宽6.5m。然而由于横向风载的影响,宽度需增至这样桥梁就建成双车道一块板。路线经优选,以降低桥梁的总费用,以及找到审美上的最佳效果。然而,由于Selbjrn岸的水下条件,以及Stolmen岸存在石器时代遗址,限制了其可能性。所给出的桥梁纵坡经过特殊的考虑。两个岛屿的不同高度导致不对称的桥梁曲线。此外,两边跨均很小,且跨径不同。选用的方案基于经济、景观、审美和历史的考虑。业主的自由悬臂桥梁最初方案主跨跨径为284m。然而岸的柱基于海底,并且发现以前的地震检验是很不精确的。由于地质原因,主跨跨径至少需增至300m。因此,需进行新的技术经济研究,包括自由悬臂桥梁和主跨约330m、塔位于岸上的悬索桥的研究。悬索桥的研究由挪威道路局桥梁部进行。结果表明,在新的条件下,自由悬臂桥梁仍然是经济的。选定桥梁全长467m(图1),由于风载弯曲承载的要求,故需将箱梁截面的底板宽由5.4m增至7m。所有的基础直接修建在岩石上。基础标高:侧为-17m,Stolmen侧为零。后一个标高是由地质调查和计算来确定,因为Stolmen岸岩石较陡,并存在裂隙区。两边跨设计均采用平衡重,Selbjrn侧37m箱梁和Stolmen侧53m填以砾卵石。Stolmen侧边跨的空间需炸去岩石,边跨直接与墩柱连接。侧修建较刚的墩柱,以使能在箱梁岸边先期完成37m后墩柱两侧自由悬臂55m而与桥台连接。这样就不需昂贵的临时墩柱。由于温度、徐变和收缩引起的主跨轴向变位,要求Stolemn侧设较柔的墩柱,以避免墩柱的弯曲承载力超载。由于审美的需要,设计的两侧墩柱均显得较结实。梁在墩柱处高15m,跨中高3.5m,其比率为4.3(图2)。审美原因希望采用较小的比率,但经济性和重量优化是决定性的因素。跨高比在主跨墩柱处为20,跨中为86,按抛物线变化。墩柱处剪力的90%是由悬臂梁的自重产生的。因此优化自重是非常重要的,跨中的182m用轻质高强混凝土(LC60),而桥梁的其他部分采用C65混凝土。3概念设计3.1主跨腹板和底板的受力分析所有截面的边角都作成圆形,其半径顶板为125mm,底板为500mm。这样就给出了较柔和的视觉,并减少了风载效应。在这种情况下,两浇筑节段间的几何不完善也不显著。底板厚度从墩柱处的1050mm变至跨中的270mm。顶板的厚度则根据预应力索的数量来进行调整,其边跨为700mm,主跨为440mm。主跨的腹板厚从墩柱处的450mm变至跨中的250mm。墩柱处自由腹板的高度(约13m)超出了挪威这类桥梁的通常范围。因而,对环绕截面的力的分布应予以特殊的注意。用有限元分析对几何不完善的灵敏度和应力进行了研究。分析由SINTEF进行,其结果基于传统的梁理论。极限荷载用非线性材料和非线性几何效应进行研究。顶板的后张索由墩柱上的100束变至跨中的零束。主跨的底板为连接悬臂段而安装了20束。顶板上预留4个管道,箱梁内部准备了将来可能设置的体外预应力。所有的管道都压浆。顶板每根后张索的屈服力为3500kN,应力为而底板索屈服力为2800kN。由于顶板可用的面积有限,一些索安装在腹板的顶部,下弯至边跨底板,以提供抗剪和抗弯能力。边跨主要问题之一是将100束预应力筋分3层锚固在相当短的跨长内,而仍为顶板提供所需的抗剪能力。边跨由于剪切和局部弯曲,承受相当重的荷载。设置了横墙以防止底板和腹板的超载。因此,底板和腹板按沿三边或四边支承的板而起作用。由于永久荷载很大,并由于裂缝限制的规律,故含筋量很高。3.2主体结构和结构设计侧的墩柱,空心横截面,外形尺寸5m×8.2m(图3)。Stolmen侧的墩柱为了提供所需沿桥轴向的柔度,具有空心的横截面(图4)。由于约束力和横向风载下所需的承载力,两承重墙是高应力的。为了审美,两岸墩柱的外形尺寸相同。内墙不同于承重墙,其连接有20mm的间隙宽度。Stolmen侧的桥梁上部结构的设计,在跨中合龙以前对边跨顶动75mm。这减少了Stolmen岸墩柱朝主跨方向的变位,其所以需要这样是由于墩柱很柔。因而其约束力保持在可以接受的较低程度。3.3上板和上板沉井侧,预制沉井,浮运至桥梁工地并安装。外墙厚400mm(图3),下板和上板分别厚3m和5m。两板均高配筋,沉井填以砾卵石。沉井的防锈蚀采用牺牲正极的阴极保护法。沉井和地基间350mm间隙以混凝土填实。Stolmen侧的基础不用大体积混凝土,平面尺寸为9.5m×6m,体积为52.5m3。4施工中心桥梁于1996年11月开工,总的施工期限约为两年。4.1混凝土基承载力的检查侧沉井的第一部分在干船坞中预制。墙高由所需的浮力决定。一旦达到了适当的浮力,浮起沉井,并用爬模来完成墙体的施工。每施工阶段的高度,根据沉井的重量和稳定性来进行调整。Selbjr完成墙体后,沉井浮运到位。那里已挖好了基坑,修建了三个单独的基础用作初步支承然后沉井填充砾卵石底板和地基间隙填充混凝土。操作由潜水员检查,并用录像监控。此外,在六处钻芯,以检验混凝土的质量。4.2量的劳动力Stolmen的边跨和边跨岸边首先施工的37m用传统的地面支架施工。这些构件要求用大量的劳动力,主要是由于采用高含筋量和预应力锚具。砾卵石控制桥梁的总体稳定。其重量经检验,发现高于设定值。因此需减小重量以避免局部超载。采用这种施工方法,往往会观测到与时间有关的约束而引起的裂缝。因此,设计的施工阶段的钢筋是由约束力限制裂缝的宽度所确定。4.3施工前的板柱内,所有板段的浇筑主要节段是浇筑,一个节段的时间梁的施工采用三个可移动的挂篮。每个挂篮承载能力约为320t,其自重为95t。每个挂篮的最大浇筑长度在5m以内。第一个节段分三个步骤浇筑,而悬臂的最后节段以一个步骤浇筑。完成一个节段的时间从3天至两个星期不等。由于徐变、收缩和温度的原因,Stolmen侧的墩柱具有向Selbjrn长期约150mm的变位。因而桥梁的该一半在主跨连接以前,对桥台顶动桥梁的总重约260MN。施工期间精确地检验梁的高程。每施工5m,在安装挂篮、浇筑混凝土和张拉预应力束以后都检验了高程。按照理论值,主跨跨中合龙后两悬臂的高差小于10mm。5stolman侧墩柱的极限荷载荷载分布和挠度采用基于梁理论的计算机程序来计算,考虑了徐变、收缩引起的长期效应。包括不同的静力体系、预应力的张拉、挂篮的就位和荷载历程。对Stolm