文档介绍：大跨度现代悬索桥的设计创新与技术进步
(讲稿)
杨进
(中铁大桥勘测设计院有限公司)
自20世纪90年代开始,原铁道部大桥局自主设计建造了广东省汕头海湾现代悬索桥,随后又设计建成三峡坝下的西陵长江现代悬索桥。从此开始在中国大陆地区逐步形成了现代悬索桥在设计、计算、施工、构件制造、机械设备以及主缆、吊索与防腐材料等方面的产业链。从而使悬索桥结构在大陆地区得到了蓬勃的发展与应用。
2005年前后,中铁大桥勘测设计院在承担安徽省马鞍山长江大桥的“予可”、“工可”研究工作中,根据江段的河势演变情况,放弃了当地推荐的一跨2000米的悬索桥方案,建议考虑三塔双主跨悬索桥的等效方案,以节约工程费用。随后,江苏省决定兴建泰州长江大桥。在建桥方案的征集评议之后,建桥主管采纳了本人推荐的三塔双大跨的悬索桥方案。并于2007年正式被批准开工建设。
悬索桥是以主缆、主塔和与之相匹配的两端锚碇为主体的承重结构。主梁退居为只对体系具有加劲的作用。承重主缆受拉明确,所用材料得以充分发挥其极限强度。桥梁的工程造价与其主跨的大小直接关连。在宽阔深水的江河和海域,在不影响通航顺畅和水流态势的条件下,采用多塔多主跨悬索桥方案,将是在技术上和经济上较为合理可行的选择。在设计中,只要注意处理好位于主孔中间各塔在顺桥向的可挠性;以保持在单跨活载满布的条件下的主缆水平拉力的平衡传递问题。其他方面似无太大的技术难点。
下面分别介绍工程完成过半的泰州长江公路大桥的工程实际情况。以及正待国家审批即将开工的武汉市中环线鹦鹉洲长江城市公路大桥的设计方案研究。两者均为大跨度三塔悬索桥,因其所在的环境条件各有不同,从而在技术方案上各自具有不同代表性的特点。
泰州长江公路大桥采用三塔双主跨悬索桥的环境适应性
主桥效果图
主桥布置图
泰州长江公路大桥上距新近建成的润扬长江公路大桥约66km,下距早年建成的江阴长江公路大桥约57km,两桥均为单跨双铰式悬索桥。前者的主孔跨度1490m,后者的主孔跨度1385m。
河床断面图
泰州长江公路大桥的桥址位于永安洲北,两岸地势平坦开阔,河道常水水面宽约2 km,。河床断面呈
“ω”形状,中心带的水深比两侧水深相对较浅。水下河床工程地质层,经初勘得出深180m~190m范围均为第四系,基岩埋深尚未得知。桥北附近已有港口码头建筑,一侧水域为泊船锚地。基于环境保护和尽可能降低对行洪的影响,以及航运港口的发展等方面的需要,建桥方案从减少水域中的障碍而少设桥墩,和在建桥后江面仍具有足够的开阔度,因而构思出三塔双主跨的悬索桥方案。该方案在技术上扩展了现行悬索桥的使用功能,在基本上同等的覆盖条件下,主缆和锚碇的工程量约省一半。经济上的优越性不言而喻。
中主塔结构及基础结构方案与施工实况
中主塔的关键性技术作用是能确保双主跨主缆受力的传递。因而其塔顶应具有可纵向挠曲的柔性。而在塔底与基础结构之间的连接不出现负反力。基础在结构上必须有足够的刚性,不会因水下冲刷的不确定性而随时变化。其目的在于确保塔顶柔性度不受影响。为此,泰州桥的中主塔的塔身采用倒Y形的钢结构,其基础为浮运沉井重型结构。两者组合基本上实现了上述的技术要求。
两端的边主塔其受力作用与常规的双塔悬索桥基本上相同