莲城大桥

湘潭市莲城大桥-----斜拉拱组合结构体系桥梁莲城大桥简介及模型试验概况主讲：康厚军主要内容1莲城大桥介绍2模型试验概况莲城大桥介绍发展过程索拱结构是一种新型组合体系，最早作为施工的临时辅助结构，应用于大跨度拱桥的施工过程中。莲城大桥介绍常见的索拱结构有以下几种:(a)平面预应力索拱构形(b)索与拱通过支杆相连(平行式)(c)索与拱通过支杆相连(交叉式)(d)拱内拉索构形一莲城大桥介绍(e)拱内拉索构形二(f)拱外拉索构形一(g)拱外拉索构形二(h)索与拱通过拉索相连(平行式)索穹顶结构莲城大桥介绍1927年，美国纽约在跨越哈德逊河的桥梁方案中，克利沃夏因就曾提出过跨度达1066.8m的拱-悬索桥组合方案。大连理工大学2000年左右设计建造的营口市新华街立交桥，采用斜拉索-拱组合体系，利用斜拉索吊住拱肋，然后在拱肋中设置刚性杆。莲城大桥介绍莲城大桥介绍发展过程2001年5月为解决湖南永州天子山桥原设计箱型拱桥吊装设备多，缺乏预制场地的困难，最后将天子山桥改为钢管砼拉索组合拱桥建于1981年，拱顶下沉。为了保证原桥行车安全，提高其承载能力，2004年初，浙江大学交通工程研究所提出了在原有结构基础上通过改变结构体系为拱索结构进行加固，主拱跨径增大1.8m。莲城大桥介绍发展过程莲城大桥介绍发展过程马来西亚政府新的行政中心,吉隆坡普特拉贾亚城—詹巴坦·神·绍贾拉桥为世界上第一座斜拉拱组合桥,造型优美独特。主跨300m2002年6月通车莲城大桥介绍斜拉桥拱桥斜拉拱桥桥梁发展趋势(一)(二)莲城大桥介绍+莲城大桥介绍半平面截面图西岸主桥立面图莲城大桥莲城大桥介绍主桥为120m+400m+120m斜拉飞燕式系杆钢管混凝土拱桥结构以拱结构受力为主,辅以斜拉索受力莲城大桥介绍莲城大桥拱肋中心距为34m123456拱肋轴线理论矢高为74.7mΦ850mm桥面总宽27m，双向六车道。主桥按7度设防截面为变高度（拱脚为H=5.0m,拱顶H=9.0m）莲城大桥介绍莲城大桥边拱拱肋。采用上承式，拱肋计算跨度为62m，西岸矢高为18.036m，东岸矢高为19.644m，每肋由高4.0m、宽5.0m的C50钢筋混凝土箱形截面组成莲城大桥介绍莲城大桥主桥共设39对吊杆，间距为8m共有112根斜拉索;桥面以上塔高为68.4m莲城大桥介绍莲城大桥桥面以上两主拱肋之间设置了1道“米”字形横撑和6道“K”字形横撑、桥面以下两端各设置了1道“K”形横撑和2道肋间横梁一字形横撑。莲城大桥介绍半平面截面图西岸主桥立面图该桥主跨侧的荷载通过吊杆和斜拉索传递给主拱和桥塔；边跨侧的荷载部分通过斜拉索传递给桥塔，部分通过边梁传递给边支座和边拱；作用在桥塔上的斜拉索水平分力左右自平衡，竖直分力通过塔身传递给拱座；系杆力及边跨侧斜拉索水平分力通过边跨主梁传递给边拱，在拱座处与主拱的水平分力平衡；竖直分力都通过拱座传递给基础。莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍莲城大桥介绍总投资4.2亿元的莲城大桥经过中交四航局建设者三年零四个月的建设莲城大桥介绍总投资4.2亿元的莲城大桥经过中交四航局建设者三年零四个月的建设莲城大桥介绍参研的主要单位:中铁第四勘察设计院集团有限公司湖南大学湖南科技大学中南大学同济大学湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告模型试验概况1试验意义与目标2试验设计与施工湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告1试验意义与目标湘潭湘江四大桥是我国的第一座斜拉拱桥。为了解及验证所设计结构受力及变形规律，有必要进行结构模型试验。进行主桥整体模型试验是一种为施工和运营提供必要建议的有效手段。试验意义：可对整桥的极限承载能力提供参考。湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告试验目标：研究原型与模型之间的相似关系。分析索力分布及主要控制截面应力变形情况。正常使用极限状态下，检验结构的受力性能。研究实桥的承载能力。提出改善结构性能的建议。1试验意义与目标2试验设计与施工模型设计加载系统测试系统理论基础湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告模型施工湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告2试验设计与施工理论基础相似原理误差分析灵敏度分析结构设计原理静力模型设计的相似关系在线性小应变情况和笛卡儿坐标下，根据弹性力学中的几何方程：根据弹性力学的物理方程1[()]xxyzE1[()]yyzxE1[()]zzxyEyzyzG1zxzxG1xyxyG12试验设计与施工结构表面有静态外力作用时，根据用应力表示的表面条件，就可以得到各种几何、材料常数、荷载等的相似关系1,,EGCCCCCCCLLuCCCCC23,,pFpLMFLpLCCCCCCCCCCLzyxCCCC/ELCCCECCCLCC1C1C2ALCC4ILCC3WLCC2试验设计与施工湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告模型设计2试验设计与施工模型空间结构与原型几何严格相似构件截面按EA、EI刚度等效分布荷载和集中荷载等效为节点荷载以主拱肋为模型试验的重点对象试验模型按弹性模型设计设计原则模型设计2试验设计与施工实桥与模型主要材料表名称实桥规格模型规格名称实桥规格模型规格弦管Φ850×28Φ34×2.5平联杆Φ500×16Φ14×1Φ850×24Φ34×2腹杆Φ450×12Φ10×1Φ850×22Φ34×2直撑Φ600×14Φ10×1Φ850×20Φ34×1斜撑Φ500×12Φ10×1腹板□4332×12□173.28×1.5平联板□500×12□26.52×1吊杆109φ7φ7系杆49Φj15.77φ5湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告模型桥全桥图试验模型2试验设计与施工湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告荷载计算设计荷载城-A荷载。桥面布置按双向四车道，结构计算按双向六车道考虑，人群荷载集度4.0kN/m2，人行道宽2×2m，并考虑满人荷载。根据《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98)实际模型加载只考虑车道荷载+人行荷载，考虑横向折减系数，不考虑纵向折减系数。湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告2试验设计与施工加载系统活载计算荷载计算湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告2试验设计与施工加载系统m/kN25.22215.15.25.055.0610Kq《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)kN5945.055.06360KPm/kN075.23215.15.25.055.065.10Kq活载计算荷载计算2试验设计与施工加载系统根据相似分析，恒载下模型桥全桥配重约为80吨，其中主拱配重约为30吨，边梁边拱配重约50吨。单根吊杆配重约为300kg。为方便加载，采用杠杆原理进行加载。湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告恒载计算湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告加载系统杠杆加载设计图加载方式2试验设计与施工ⅥN1挂篮IN2(N3)φ6钢丝绳中间为法兰螺栓200D大样直径同吊杆A大样IB大样N1配重吊点C大样立面图单位：cm湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告加载系统加载方式2试验设计与施工杠杆加载试验图2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工2试验设计与施工测试系统位移测点位移测点28个。位移测点布置图湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告应变测点660个主拱肋布置测点192个。东西塔布置测点112个。东西边拱布置测点120个。东西边梁总计测点96个。四个拱座设内埋式电阻应变计24个。系杆设称重压力传感器4个。斜拉索设拉力传感器共计112个。应变测点2试验设计与施工测试系统湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告应变测点2试验设计与施工测试系统123456213456789101112主拱肋应变测点布置图湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告桥塔应变测点布置87651234应变测点2试验设计与施工测试系统湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告边梁应变测点布置图应变测点2试验设计与施工测试系统Y1X1W1AB1AA1AC1AD1AE1AF1?§×ù?DD???5421768910111213湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告主要测试仪器应变测点2试验设计与施工测试系统2试验设计与施工模型施工No.过程描述No.过程描述No.过程描述1承台基础施工9拼装第2段主拱17拆除扣索12拱座施工10吊装第3段主拱18安装斜拉索10~33桥塔施工11吊装第4段主拱19安装斜拉索2~14边拱第1~2段施工12吊装第5段主拱20索力调整1~105边拱边梁接合段施工13吊装第6段主拱21钢横梁吊装6边拱边梁第1~3段施工14合拢22安装系杆7边拱边梁第5~6段施工15拆除扣索323桥面板安装8拼装第1段主拱16拆除扣索224整体调索模型安装程序湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告2试验设计与施工模型施工模型施工控制控制原则：以主拱线形控制为主，应力控制为辅，同时兼顾桥塔的变形控制。控制方法：设置一定的横向缆风索。安装永久横联。调整扣索索力。调整拱肋各段拼装接头的转角。系杆张拉。整体调索。湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告2试验设计与施工2试验设计与施工模型试验总结:得出了一系列有关结构优化设计的建议.提出了按应力影响线加载的桥梁工程实验和检测方法2试验设计与施工获得实用新型专利湖北省科技进步二等奖正在申请国家科技成果奖湘潭市湘江四大桥主桥整体模型试验报告