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安徽安庆长江大桥
2015-05-27 

   1  概况

   安庆长江大桥位于长江安庆段,全长5986m,主桥主跨510m 钢箱梁斜拉桥(图1)。

   图1  庆长江大桥主桥全景

   桥位处河床宽1649m,主河槽宽1040m,最大水深35m,平均流速1.6m/s,设计流97000~101000m3/s,最大冲刷深度为20.1m。年平均气温16.5℃、降雨量1363mm。北塔处覆盖层11.4m~13.8m,南塔处覆盖层27.0m~28.6m。基岩为粉砂岩,系软质岩和极软质岩。

   大桥采用四车道高速公路标准,设计速度100km/h,桥面高度处设计基准风速:横桥向33.6m/s,顺桥向29.8m/s;船舶撞击荷载:顺水流方向27000kN,横水流方向13500kN;地震基本烈度6度,按7度设防;通航净空:最小净高24m,主通航孔双向通航宽不小于460m。

   2  主桥结构

   主桥为50m+215m+510m+215m+50m=1040m,五跨连续双塔双索面钢箱梁斜拉桥(图2)。两边跨各设一辅助墩,为克服辅助墩的负反力,在每侧辅助跨上压重1000t。

   图2  主桥桥型布置

   (1)索塔基础

   采用双壁钢围堰大直径钻孔桩复合基础(图3),双壁钢围堰内径29m,外径32m,高分别59m(南塔)和51m(北塔),壁厚1.5m,最大重量1491t。内设18根直径3m钻孔桩,最大桩长91.25m,呈梅花型布置。封底混凝土厚7m,承台厚6m。全桥封底及承台共浇注混凝土15205m3钢围堰竖向分10个节段,每节段平面分为12环块进行设计、加工和拼装。第一至五节钢围堰为整体吊装施工。第六节开始围堰下沉需要浇灌填芯混凝土和吸泥下沉,采用散拼工艺(图4)。

   图3  索塔基础

   图4  基础施工

   (2)索塔

   索塔总高度184.78m(图5),桥面以上塔高与主跨比0.2616。索塔全宽在上塔柱处13m,在下横梁处38m,在塔底22m。下塔柱由8.5×10.5m向上渐变至4.06×7m的分离箱形断面,壁厚1.0m;中塔柱为4.06×7m分离矩形断面,壁厚0.77m;上塔柱为4.5×7m分离箱形断面,外侧墙厚0.8、1.2m,锚索墙厚1.2m,索塔共浇注混凝土20658m3。索塔下横梁上设2个竖向支座和侧向限位支座。在上塔柱斜拉索锚固区配置了环向预应力钢绞线束。下塔柱采用脚手架翻模施工。上、中塔柱采用爬架翻模施工工艺,标准段长4.5m。由于中塔柱是向内倾斜的,每隔18米用一道水平撑与两个中塔柱塔肢相连接,每道水平撑施加水平主动力(图6)。下横梁采用支承在承台上的落地支架立模,分两次浇筑混凝土,两次张拉预应力钢束。上塔柱锚索区预应力管道压浆采用真空压浆工艺。中、上横梁均分为两次施工。

    图5  索塔

   图6  索塔上塔柱施工  

   (3)主梁

   主梁采用扁平流线型闭口钢箱梁,中心线处高3m,全宽30m(图7)。全桥共分85个梁段,标准梁段长15m,最大块件吊装重量约205 t,采用Q345D钢材,用钢量为15000t。

   图7 钢箱梁

   箱梁顶设2%的双向横坡。索塔处不设风嘴,箱梁宽跨比1/17.0,高宽比为1/10。钢箱梁每隔3.75m设1道横隔板。无拉索处板厚10mm,有斜拉索处板厚l2mm。为增加钢箱梁的刚度,横桥向设置2道纵隔板,间距14m。其中索塔下梁段以及辅助跨梁段采用实体式纵隔板,一般实体式纵隔板厚10mm,受力较大的支座处,纵隔板厚度30mm、20mm。标准梁段采用桁架式纵隔板。箱梁顶板厚14~20mm,顶板U型加劲肋间距800mm。标准梁段斜拉底板采用16mm厚的钢板。下底板采用12mm厚的钢板;索塔处斜底板和下底板分别采用16mm厚及14mm厚的钢板。U肋采用工地高强螺栓连接,这种方法的优点是工地操作简单,避免了仰焊,减轻工人劳动强度。本桥由于通航需要,边中跨比偏大,造成斜拉索索力应力幅偏大,岸跨最后3根斜拉索应力幅超过200 MPa,对斜拉索及锚箱抗疲劳非常不利。为确保连接的可靠,设计对锚箱结构进行了详细的受力分析,重点加大锚腹板面外的刚度。专门设计了1:1的足尺模型进行静载及疲劳试验,对设计进行验证。主桥钢箱梁的制造过程中,采用了各种先进的工艺:CAM技术、锚腹板单元的组焊技术、大范围采用各种形状的陶质衬垫单面焊双面成型工艺和立体阶梯推进方式组装、焊接钢箱梁技术等,并采用三维激光跟踪仪检测箱口尺寸,取得了很好的效果,钢箱梁的制造达到了相关规范的要求。

   (4)斜拉索

   拉索采用多股环氧全涂无粘结预应力钢绞线,全桥共128根,其中最大拉索钢绞线根数为55根,长276.8m,重达16.7t,共用钢绞线拉索1033.3t。拉索在张拉端和固定端均设置有减震振胶块,对一部分长索在梁上另外安装液压减震器来减小振动。拉索锚具能够承受的疲劳应力幅为250MPa,拉索外护套采用HDPE圆护管,并要求外形上具有防雨振功能。

   (5)钢箱梁架设

   主塔中塔柱施工的同时,于主塔下横梁处拼装0块钢箱梁施工用托架,在高水位时利用浮吊吊装已在工厂完成的0块(图8),A、B、C、D四种类型,共计7个梁段,并在托架上焊接梁段接头,焊接完成后张拉第1对斜拉索。斜拉索张拉到位后拼装桥面吊机,然后第2次张拉第1对斜拉索。此后开始采用桥面吊机对称吊装15m的标准梁段(图9),标准梁段起吊重量200t,标准梁段所对应的斜拉索张拉分2次进行,第1次在安装斜拉索及钢箱梁环焊缝完成焊接后张拉,第2次在桥面吊机前移起吊下一梁段并调整完标高后张拉。本桥边通航孔处于深水区内,且航运繁忙。为避免设置昂贵的深水临时墩,确定采用边孔第12梁段作为边跨合拢段,最大双悬臂长为190.75m。岸跨10个梁段在排架上焊接成整体后,将岸跨梁段向江侧推移就位连接,实现边跨合拢。中跨合拢梁段设计长为8.5m,合拢前精确测量,确定合拢梁段2次配切长度,经2次配切后的合拢梁段用2台经改装后的桥面吊机吊装就位,焊接环焊缝后,解除索塔下临时固结约束,实现中跨合拢。中跨合龙时两个悬臂端轴线相对偏差1mm,绝对偏差5mm;标高相对偏差6mm,绝对标高与监控指令相差9mm(图10)。

   图8  主塔处钢箱梁大型浮吊安装

   图9  钢箱梁吊装

   图10  钢箱梁中跨合龙

   3主要技术特点和创新点

   (1)主塔地处长江下游河段基础水深达38m ,设计施工中采用直径32m、壁厚1.5m、高50.5m的大型双壁钢围堰复合基础,是迄今以来我国大型的深水基础之一。

   (2)主塔自承台顶面高184.78m,采用上塔柱平行分离式倒Y形塔,雄伟壮观。采用可调式主动横撑,对施工中塔身变位与应力控制起到了关键作用;对塔身锚固区采用环向预应力、塑料波纹管道成形及真空压浆技术,改善了复杂应力区的应力分布,为同类设计提供更为科学的成功经验。

   (3)、主桥斜拉索设计为钢绞线体系,与平行钢丝体系相比减少了施工编索工艺,提高了索的设计寿命;首次采用了斜拉桥尾索应力幅控制方式。

   (4)主桥设计采用了扁平流线型闭口钢箱梁,具有良好的力学性能和景观效果,减轻了主桥基础的恒载;对扁平流线型闭口钢箱梁的计算、设计、加工和施工控制技术达到国内先进。

   (5)在主桥结构监测系统中嵌入以结构状态向量为控制目标的随机调索模块,为灵活应用索力确定原则提供支持,有效地克服了正装试算中的不确定性,对大跨度斜拉桥进行实时控制,实现了安装线形平顺、内力符合设计要求,避免了多次调索,缩短了安装周期,提高了安装质量,在本桥的安装达到了一次合龙误差±2mm的精度,达到了国内先进水平。

   4有关资料

   桥  名;安庆长江大桥

   桥  型:钢箱梁斜拉桥

   跨  径:510m

   桥  址;安徽省安庆市

   设计单位:安徽省公路勘测设计院、重庆交通科研设计院

   施工单位:湖南路桥集团公司、中交集团第二航务工程局、中铁宝桥股份有限公司、柳州欧维姆机械股份有限公司

   混凝土用量:96264m3

   钢材用量:32373t(不包括钢箱梁)

   造  价:3.32亿元

   建成日期:2004年12月

   
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