重庆桥梁建设技术的发展-顾安邦PPT文件

重庆交通学院顾安邦内容提要一、重庆桥梁建设发展概况二、拱桥建设在重庆飞速发展三、预应力砼刚构桥在重庆的应用与发展四、山区悬索桥的发展五、重庆斜拉桥的特色一、重庆桥梁建设发展概况重庆山峦起伏，江河众多，山环水绕，是一座典型的山水城市，她的经济发展得益于桥梁建设。随着西部大开发和交通大发展的进行，重庆桥梁建设的数量和速度急剧上升，至2005年初，已修建桥梁4500多座，其中在长江上已建成的特大桥15座，在建的特大桥有13座，规划建设的还有6座。在已建和在建的28座长江特大桥中：拱桥5座（最大跨径552m）预应力砼连续刚构4座（最大跨径330m）斜拉桥12座（最大跨径460m）悬索桥5座（最大跨径600m）钢桁架桥2座（最大跨径192m）重庆桥梁建设发展概况在嘉陵江上已建特大桥12座，在建特大桥4座，其中：预应力砼连续刚构10座（最大跨径250m）拱桥2座（最大跨径110m）悬索桥1座（双链186m）钢桁架桥2座（最大跨径110m）斜拉桥2座（独塔230m）重庆桥梁建设发展概况在乌江和涪江上已建和在建的特大桥有9座。由于重庆特殊的地形地貌，随着西部交通枢纽的形成，重庆大型桥梁的数量、型式和建造技术将居全国前列，成为名副其实的中国“桥都”。重庆桥梁建设发展概况二、拱桥建设在重庆飞速发展1、跨度的飞速发展上世纪60年代，重庆拱桥的最大跨度40m，70年代最大跨度100m，80年代最大跨度150m，平均每10年增长50m，90年代后最大跨度达到552m，即在近20年中拱桥跨度迅速增长了3.7倍，还创造了四个拱桥跨度的世界第一，即：位于重庆市万州区，在沪蓉高速公路上跨长江的一座特大桥（1997年建成），其特点是：①它是目前世界上跨度最大的钢筋砼拱桥，其主孔净跨420m，矢跨比1/5，主拱截面为单箱三室，高7m宽16m.（1）万县长江大桥主拱箱横断面图②施工中首次采用钢管砼劲性骨架，骨架由5片拱桁组成，弦杆采用钢管，腹杆和联结系采用型钢，整个骨架分成36阶段在工厂制作（每段重约61t），采用缆索吊装，斜拉扣挂悬拼工艺安装。③C60高强拱圈砼，在外包砼时按“先中箱后边箱”、“先底板后腹板再顶板、横向分块、纵向分段”、“六工作面”对称、同步浇筑砼。万县长江大桥④对大桥的设计技术、砼收缩徐变、施工稳定性、钢骨架安装、拱圈砼浇筑工艺、C60高强砼和施工监控等关键技术进行了大量科学研究，提出合理有效的设计和施工方法，成果获2001年国家科技进步一等奖。万县长江大桥位于巫山县巫峡口跨长江，于2005年1月建成。她是目前国内外跨度最大的钢管砼拱桥，其主跨净跨460米，桥面宽19米，主拱圈为中承式悬链线变截面钢管砼双肋拱，每肋由4根的主弦钢管和不同直径的腹管组成，拱肋跨中高7米。拱脚高14米，矢跨比1/3.8，净矢高121.05米。（2）巫山长江公路大桥采用缆索吊装、斜拉扣挂法施工，拱肋分为22个吊装节段，每段重71～118t。拱肋成型后，封拱脚铰，由拱脚到拱顶分3段接力连续向管内泵灌砼，形成主拱结构。创造了特大型拱段（重170t、起吊260m）无支架吊装和大管径连续泵送砼的新工艺。本桥是一项技术含量很高的工程，对截面和结构构造型式、特殊应力状态下钢管砼承载能力、大跨大直径钢管砼收缩徐变、钢管砼节点应力、钢结构防腐和大型钢管砼拱桥的监控等均进行了系统研究。巫山长江公路大桥菜园坝长江大桥主桥为特大公路和轻轨两用的刚构－系杆拱桥，主梁为上下两层通行的钢桁架结构，上层为六车道公路，下层为两车道轨道交通。主跨420米，居世界同类桥梁之首。它由中跨320米的钢箱提篮拱和两个152米的Y形边跨预应力砼刚构组成。（3）菜园坝长江大桥这种结构，最大限度地利用了砼的耐久、抗压、经济以及钢的轻质、高强特点，是“经济－美观”的理念与“安全－实用”原则统一的实现。也提出了新的挑战，例如：钢－砼接点、动力和疲劳设计、成桥过程中的多次体系转换等，对此，都分别进行了研究。菜园坝长江大桥朝天门长江大桥地处重庆主城中央商务区东西向快速主干道上，是重庆的标志性建筑。主桥为跨径190+552+190米中承式钢桁连续系杆拱桥，其主跨552米为目前拱桥世界最大跨径。（4）朝天门长江大桥上部钢结构采用大吨位支座，主桁采用整体节点，采用刚性和柔性系杆把边中跨连成整体，在边跨内搭设部分临时支架，利用架设吊机从边向中安装边跨钢桁梁，再利用爬行吊机向跨中悬臂安装钢桁拱结构。朝天门长江大桥拱桥建设在重庆飞速发展2．成拱技术的发展大跨拱桥的成拱技术是拱桥的技术难点，在积极探索大跨拱桥成拱工艺的基础上，对缆索吊装斜拉扣挂、转体施工和劲性骨架施工等三种主要方法有所创新和发展。（1）缆索吊装斜拉扣挂技术传统的缆索吊装成拱法，是采用缆索来吊装拱节段，用另一组缆索作为扣索来固定节段，缆索最大跨度500米，最大吊重80t，吊扣系统采用钢丝绳和卷扬机，一般只适用于7段以下的吊装，吊段越多，扣索也多，其扣挂和线形控制均成难点，这就限制了拱桥跨径的发展。缆索吊装斜拉扣挂成拱法，是引用了斜拉桥施工的原理，由吊装和扣挂两个系统组成，扣挂系统有自己的扣塔、扣索和扣锚构造，扣锚系统采用了钢绞线（或高强钢丝）预应力体系，可以精确地控制扣锚力和调整线形，且不受吊装节段的限制。缆索吊装斜拉扣挂技术万县长江大桥劲性骨架分36段，吊重60t，按此方法安装控制成功。巫山长江大桥拱肋分22个节段，全桥共64个吊装单元，最大吊重170t。完善了无支架吊装体系，是大跨度、大吨位缆索吊装斜拉扣挂悬拼成拱技术的典范。缆索吊装斜拉扣挂技术万县长江大桥吊装示意图巫山长江大桥拱肋吊装示意图架设边跨钢桁架图架设钢箱拱架设中跨钢桁梁菜园坝长江大桥架设示意图缆索吊装斜拉扣挂技术菜园坝大桥创造了缆索吊装吊重国内之最，吊重达420t，并成功地采用了扣索、锚索和结构的自平衡体系，减少了大型的锚碇工程。朝天门长江大桥主桥拱桁架主要采用爬行吊机悬臂拼装，她也充分利用了斜拉扣挂的方法来保持结构的稳定，初步考虑采用3对钢绞线扣索。缆索吊装斜拉扣挂技术朝天门大桥拱桁安装图1987年建成的巫山龙门大桥，主跨122米的箱型拱桥，首次采用无平衡重对称同步转体施工成拱新工艺。1989年建成的涪陵乌江大桥，主跨200米箱形拱桥，也采用了这种转体工艺，并将转体工艺发展到了新水平，为广州丫髻沙大桥的转体施工打下了基础。（2）转体施工技术重庆涪陵乌江大桥同步转体万县长江大桥采用了钢管砼劲性骨架的成拱技术，效果极佳，解决了特大跨砼拱桥的成拱难题，与传统的型钢劲性骨架相比用钢量省、刚度大、承载力高、吊装重量轻、施工方便。（3）劲性骨架施工技术万县长江大桥劲性骨架拱桥建设在重庆飞速发展3．钢结构、钢－砼组合材料和组合结构在拱桥中的应用拱桥要跨越山谷和大江大河，必须要走减轻自重，减小推力的道路。万州长江三桥和朝天门长江大桥，主桥采用了全钢结构的钢桁拱，充分发挥了钢桁拱桥自重轻、施工方便的优点，使跨度达到了552m。钢管砼拱桥充分利用了钢－砼这种复合材料高强、轻型和自架设能力强的优势，在重庆得到了很大的发展。典型的有合川合阳嘉陵江大桥（中跨200m、两边跨160m的三跨钢管砼拱桥）和巫山长江大桥。合川合阳嘉陵江大桥拱桥建设在重庆飞速发展菜园坝长江大桥体现了两种组合：一是钢与砼两种材料的组合，二是刚构与拱两种结构的组合，她充分发挥了两种材料和两种结构的优点，这种思路已被国内同行所接受，并被推广应用于广州新光大桥工程中。菜园坝桥型布置图拱桥建设在重庆飞速发展朝天门长江大桥整体结构呈现三跨连续梁受力体系，其中，主跨552m中488m呈现系杆拱的受力特征，应该说是拱、梁结构组合，她受力明确、构造相对简单、施工方便、跨越能力大。朝天门大桥结构体系图三、预应力砼刚构桥在重庆的应用与发展1．预应力砼刚构桥特别是连续刚构桥已成为重庆大桥建设中的主要桥型。由于预应力砼连续刚构桥（含T型刚构）对地形、地质和通航要求适应性强、施工方便、较经济，已成为重庆大跨桥梁的首选桥型。目前重庆已建和在建的预应力砼连续刚构桥22座，跨径200米以上的有16座，最大跨径是石坂坡长江大桥复线桥，主跨330米。预应力砼刚构桥在重庆的应用与发展重庆长江大桥，主跨174米预应力砼T型刚构，1980年建成，是目前全国最大的T型刚构桥。重庆石坂坡长江大桥复线桥，采用了主跨330米的连续刚构桥。预应力砼刚构桥在重庆的应用与发展黄花园嘉陵江大桥，主跨250米五跨预应力砼连续刚构桥，1999年建成。预应力砼刚构桥在重庆的应用与发展2．预应力砼连续刚构桥的工程质量不断提高重庆早期的连续刚构桥与全国一样，存在着箱梁开裂和下挠的问题，但通过不断总结和努力，已初步摸索出规律和采取相应措施，使后期的刚构桥工程质量大大提高。箱梁开裂由于抗剪和抗主拉应力能力不足，腹板斜裂，对策是采取下弯束和竖向筋共同抗剪，而竖向预应力打折使用；在分层浇筑时由于两层砼收缩不等，上层腹板产生竖向裂缝，对策是严格控制两层砼浇筑间隔时间不超过5天；采取设置防裂钢筋，防止腹板的温度裂纹；腹板与底板交界处的纵向裂缝，对策是加强挂篮刚度、控制变形以及调整浇筑次序。跨中区段底板崩裂，是由于正弯矩区段预应力筋在张拉时产生径向力所致，采取设防崩钢筋，必要时增设跨中横隔板来解决；0号、1号块顶板纵向开裂，主要是由于0块强大的横隔板，使顶板的横向预应力不能建立，应采取减小0号块横隔板的刚度来解决。箱梁开裂特别是跨中的持续下挠。其主要原因是砼收缩徐变、预应力逐渐失效和伴随着开裂，箱梁刚度降低变形增加，对策是改进收缩徐变计算方法、进行精细的空间受力分析、设计上尽量使截面正应力趋于均匀、施工中延长节段养护时间、增加加载龄期和预留二次张拉孔道进行二次张拉。箱梁下挠预应力砼刚构桥在重庆的应用与发展3．采用轻质材料，有效减轻自重跨径超过200米的预应力砼连续刚构桥，其结构对自重的贡献已达到93％以上，因此减轻自重是连续刚构改善受力减小变形，走向大跨的必由之路。重庆石坂坡长江大桥复线桥采用了钢－砼组合连续刚构桥型。330米主跨刚构体系中部108m采用钢箱梁（重1300t），工厂制造，108m整体节段吊装，与两边111m的预应力砼悬臂用强大的钢－砼接头联结成刚构体系。这种钢－砼组合结构将扩大连续刚构桥的使用范围，增强了在300米左右跨径范围的竞争力。四、山区悬索桥的发展重庆于1969年建成北碚嘉陵江朝阳大桥，跨径为186米的双链悬索桥以来，一直在研究适合重庆的悬索桥，近年来在长江上相继修建了丰都长江大桥、忠县长江大桥、鹅公岩长江大桥和万州长江二桥等四座悬索桥，他们的特点有：朝阳大桥丰都长江大桥山区悬索桥的发展1.采用桁式加劲梁。除了鹅公岩大桥采用了连续钢箱梁之外，其它均采用钢桁架作为主梁，制作、运输方便，用钢量省（比同跨径的钢箱梁要节约20％～30％左右），忠县长江大桥还采用了空间钢管桁架作主梁，更显轻型省料。钢桁架梁的桥面系采用了预应力砼结构，避免了钢桥桥面铺装的难题。忠县长江大桥及其主梁构造山区悬索桥的发展2．隧道锚。利用地形和良好的地质条件，重庆悬索桥的锚碇大多采用隧道锚，形成了重庆悬索桥的一大特色，与重力式锚相比要经济合理，为了增加锚固力，缩短锚洞和锚塞长度，减少工程数量，又多采用隧道锚与岩锚相结合的隧道锚形式。锚碇的锚固体系由岩锚、锚塞体、预应力锚索和锚固连接器等部分组成。万州长江二桥及其隧道锚结构图山区悬索桥的发展3．索道（天线）吊装主梁。重庆鹅公岩长江大桥采用了大跨度索道安装主梁新技术，即在桥塔顶两侧增设一定高度的塔架，支承两组强大的索道，其跨度达600米，吊重达到300t，顺利地完成垂直起吊和水平运输。忠县长江大桥和万州长江二桥均采用此技术，取得了很好的效果。鹅公岩索道安装主梁及吊装横梁图山区悬索桥的发展鹅公岩塔顶塔架构造图重庆鹅公岩长江大桥（210m+600m+210m）五、重庆斜拉桥的特色重庆是中国斜拉桥的发祥地，国内第一座斜拉桥于1975年在重庆云阳县云安镇建成。1