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城市大橋景觀設計案例(城市大橋景觀設計案例及分析)
大家好!今天讓小編來大家介紹下關于城市大橋景觀設計案例的問題,以下是小編對此問題的歸納整理,讓我們一起來看看吧。
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一、高分求論文,關于杭州灣大橋... ...
杭州灣跨海大橋帶來的機遇與挑戰(zhàn)
杭州灣跨海大橋全長36公里,其中橋長35.7公里,雙向六車道高速公路,設計時速100km??偼顿Y約107億元,設計使用壽命100年以上。大橋設北、南兩個通航孔。北通航孔橋為主跨448m的雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,通航標準35000噸;南通航孔橋為單塔單索面鋼箱粱斜拉橋,通航標準3000噸。大橋兩岸連接線工程總長84.4公里,投資52.1億元。其中北連接線29.1公里,投資額17.8億元;南岸接線55.3公里,投資額34.3億元。大橋和兩岸連接線總投資約160億元。建設工期五年左右。
杭州灣跨海大橋是目前世界上再建的最長的跨海大橋,大橋位于我國改革開放最具活力、經濟最發(fā)達的長江三角洲地區(qū),工程于2003年底全面開工建設,預計于2008年底完工并于2009年通車。
大橋在設計中首次引入了景觀設計的概念。景觀設計師們借助西湖蘇堤“長橋臥波”的美學理念,兼顧杭州灣水文環(huán)境特點,結合行車時司機和乘客的心理因素,確定了大橋總體布置原則。整座大橋平面為S形曲線,總體上看線形優(yōu)美、生動活潑。從側面看,在南北航道的通航孔橋處各呈一拱形,具有了起伏跌宕的立面形狀
大橋的建設有利于主動接軌上海,擴大開放,推動長江三角洲地區(qū)合作與交流,提高浙江省特別是寧波市和嘉興市對內對外開放水平,增強綜合實力和國際競爭力;有利于完善長江三角洲區(qū)域公路網布局及國道主干線,緩解滬、杭、甬、高速公路流量的壓力;有利于改變寧波市交通末端的狀況,從而變成交通樞紐,實施環(huán)杭州灣區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略;有利于促進江、浙、滬旅游發(fā)展的需要。
杭州灣跨海大橋是國道主干線——沈海線跨越杭州灣的便捷通道,是國家高速公路網杭州灣環(huán)線(G92)的組成部分。大橋北起嘉興市海鹽鄭家埭,跨越寬闊的杭州灣海域后止于寧波市慈溪水路灣,全長35.5km。大橋建成后將縮短寧波至上海間的陸路距離120余公里,從而大大緩解已經擁擠不堪的滬杭甬高速公路的壓力,形成以上海為中心的江浙滬兩小時交通圈。
工程特點 1、工程環(huán)境特點
杭州灣氣象復雜多變,臺風、龍卷風、雷暴及突發(fā)性小范圍災害性天氣時有發(fā)生。杭州灣自然條件有以下特點:
(1)海域寬闊,臺風多、潮差大、流速急,具有典型的海洋性氣候特征,有效工作日少;
(2)軟土層厚、持力層深,給海上基礎設計和施工帶來一系列問題;
(3)南岸灘涂長,施工條件復雜,采用常規(guī)設計方案和施工方法很難滿足工期要求;
(4)環(huán)境的腐蝕作用嚴重;
(5)南灘涂多個區(qū)域淺層氣富集,危及施工安全。
2、工程建設難點
(1)工程規(guī)模大、海上工程量大。大橋工程全長36公里,海上段長度達32公里。全橋總計混凝土245萬立方,各類鋼材82萬噸,鋼管樁5513根,鉆孔樁3550根,承臺1272個,墩身1428個,工程規(guī)模浩大。
(2)自然環(huán)境惡劣。潮差大、流速急、流向亂、波浪高、沖刷深、軟弱地層厚,部分區(qū)段淺層氣富集。其中,南岸10公里灘涂區(qū)干濕交替,海上工程大部分為遠岸作業(yè),施工條件很差。受水文和氣象影響,有效工作日少,據現場施工統(tǒng)計,海上施工作業(yè)年有效天數不足180天,灘涂區(qū)約250天。
(3)制定總體設計方案難度很大。設計要求新,其中水中區(qū)引橋(18.27公里)和南岸灘涂區(qū)引橋(10.1公里),是整個工程的關鍵;結構防腐問題十分突出,且無規(guī)范可遵循;大橋運行期間,橋面行車環(huán)境受大風、濃霧、暴雨及駕駛員視覺疲勞等不利因素的影響,采取合理有效的設計對策是保障橋面行車安全的關鍵;設計方案涉及新材料、新工藝、新技術的應用以及多項大型專用設備的研制。
施工技術方面,面臨著海上激流區(qū)高墩區(qū)大噸位箱梁的整體預制、運輸及架設,寬灘涂區(qū)大噸位箱梁的長距離梁上運梁及架設,超長螺旋鋼管樁的設計、防腐與沉樁施工等諸多施工關鍵技術的挑戰(zhàn);在測量控制方面,因橋梁長度超長,地球曲面效應引起的結構測量變形問題十分突出,受海洋環(huán)境制約,傳統(tǒng)測量手段已無法滿足施工精度和施工進度的要求,如何借助GPS技術實現快速、高效測量施工是一個制約全橋工期的核心技術問題。
(4)建設目標要求高、施工組織與運行管理難度大。大橋工程規(guī)模宏大,備受世人矚目。建設之初,寧波市委市政府明確提出大橋工程要按照“三個一流目標”的標準來實施。面對復雜的建設環(huán)境,充滿挑戰(zhàn)的工程,組織和管理好大橋工程是擺在指揮部面前的巨大挑戰(zhàn)。因工程施工作業(yè)點多、戰(zhàn)線長,存在同步作業(yè)、交叉作業(yè)工序,施工組織難度大,工程質量、進度、安全及資金控制難度大。臺風、大風、大潮、巨浪、急流、暴雨、大霧及雷電等氣象水文條件,如何采取切實有效的工程控制與運行管理措施是工程管理上需要面對的新課題。
大橋亮點 大橋36公里的長度,使之超過了美國切薩皮克海灣橋和巴林道堤橋等世界名橋,而成為目前世界上已建成或在建中的最長的跨海大橋。
據初步核定,大橋共需要鋼材76.9萬噸,水泥129.1萬噸,石油瀝青1.16萬噸,木材1.91萬立方米,混凝土240萬立方米,各類樁基7000余根,為國內特大型橋梁之最。南灘涂50米*16米箱梁采用整孔預制,大型平板車梁上運梁的工藝,開創(chuàng)了國內外重型梁運架的新紀錄。
水中區(qū)引橋70米*16米箱梁采用整孔制、運、架一體化方案,單片梁重達2180噸,為國內第一。水中區(qū)引橋打入鋼管樁直徑1.5-1.6米,樁長約80米,總數超過4000根,其鋼管樁工程規(guī)模全國建橋史上第一。
大橋在設計中首次引入了景觀設計的概念。景觀設計師們借助西湖蘇堤“長橋臥波”的美學理念,兼顧杭州灣水文環(huán)境特點,結合行車時司機和乘客的心理因素,確定了大橋總體布置原則。整座大橋平面為S形曲線,總體上看線形優(yōu)美、生動活潑。從側面看,在南北航道的通航孔橋處各呈一拱形,具有了起伏跌宕的立面形狀。
在南航道再往南1.7公里,就在離南岸大約14公里處,有一個面積達1.2萬平方米的海中平臺。該平臺在施工期間,將作為海上作業(yè)人員生活基地,海上救援、測量、通信、海事監(jiān)控平臺。大橋建成后,這一海中平臺則是一個海中交通服務的救援平臺,同時也是一個絕佳的旅游休閑觀光臺。
杭州灣位于我國改革開放最具活力,經濟最發(fā)達的長江三角洲地區(qū)。建設杭州灣跨海大橋,對于整個地區(qū)的經濟、社會發(fā)展都具有深遠的、重大的戰(zhàn)略意義。
1. 直接促進寧波、嘉興經濟社會的發(fā)展,帶動周邊地區(qū)杭州、紹興、臺州、舟山、溫州等地的發(fā)展,并對全省、乃至長江三角洲南翼地區(qū)的整體發(fā)展產生積極影響。據統(tǒng)計,杭州、寧波、溫州、紹興、臺州五市的GDP占全省的70%以上,工程建設將使這些地區(qū)的發(fā)展如虎添翼,為區(qū)域經濟、社會的進一步騰飛注入新的活力,為全省整體綜合實力的提高發(fā)揮更大作用。大橋工程尚未全面開工,杭州灣兩岸的慈溪市、余姚市、嘉興的海鹽縣已涌動“大橋經濟”。在對新區(qū)科學規(guī)劃的基礎上,首期開發(fā)已呈現轟轟烈烈場面,投資商已在這里紛紛落戶。
2. 主動接軌上海擴大開放,推動長江三角洲地區(qū)合作與交流,進一步提升我省的綜合競爭力和國際競爭力。上海作為全國最大的經濟中心城市,是中國走向國際化的重要平臺。在新世紀新階段,寧波要建設現代化的國際港口城市,實現經濟的大發(fā)展、大跨躍。就必須接軌大上海,融入長三角,走向國際化。大橋的建設,將大大縮短浙東南沿海與上海之間的時空距離,使我省可在更大范圍、更高層次、以更優(yōu)越的區(qū)位地理優(yōu)勢,融入國際大都市經濟圈。這對于輻射我省廣大腹地,優(yōu)化提升產業(yè)結構,改善投資和發(fā)展環(huán)境,吸引外資,提高我省綜合競爭力,具有十分深遠的積極作用。杭州灣跨海大橋工程建設,將為優(yōu)化發(fā)展環(huán)境,進一步吸引和利用外資,創(chuàng)造更為優(yōu)越的條件。
3. 有利于推進城市化發(fā)展戰(zhàn)略。大橋建設將進一步密切嘉興、寧波、紹興、臺州等城市的聯系,促進我省杭州灣城市連綿帶和沿海對外開放扇面的形成,從而將這一區(qū)域提升為以上海為龍頭的、具有國際競爭力的都市群的最重要組成部分。同時,大橋建設對周邊縣市的城市化發(fā)展也將產生深遠影響,慈溪、海鹽等地瞄準這一千載難縫的戰(zhàn)略機遇,已有科學的規(guī)劃設想,大力吸引人口、產業(yè)的集聚,促進新區(qū)新城的崛起。
4. 作為我國沿海大通道中的第一座跨海大橋,突破了杭州灣的瓶頸,優(yōu)化了國道主干線的路網布局,改變了寧波交通末端狀況,有利于實施環(huán)杭州灣區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略網,大大提升了寧波這一極具發(fā)展?jié)摿Φ慕洕行某鞘械母偁幜?。大橋建設也有利于支持上海國際航運中心建設,促進寧波、舟山深水良港資源的整合開發(fā)和利用,有利于旅游業(yè)的發(fā)展和國防建設,有利于緩解杭州過境(滬杭甬高速)公路交通的壓力。
二、杭州灣跨海大橋的設計特點
大橋本身的經濟效益是吸引投資者看好的重要基礎。據交通流量調查推測,2009年通過大橋的車流量達5萬輛每天,2015年達8萬輛每天,2027年達9.6萬輛每天。經測算,大橋財務內部收益率將達8.03~10.1%,投資回收期14.2年,投資回報率15.10%(不含建設期)、12.58%(含建設期)。
大橋是中國自行設計、自行管理、自行投資、自行建造的,工程創(chuàng)6項世界或國內之最,用鋼量相當于7個“鳥巢” ,用混凝土量相當于10個國家大劇院,可以抵抗12級以上臺風。
大橋的護欄為彩虹7色,每種顏色覆蓋5公里,自慈溪到嘉興海鹽分別為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。 1.工程規(guī)模大、海上工程量大
大橋工程全長36公里,海上段長度達32公里。全橋總計混凝土245萬立方,各類鋼材82萬噸,鋼管樁5513根,鉆孔樁3550根,承臺1272個,墩身1428個,工程規(guī)模浩大。
2.自然環(huán)境惡劣
潮差大、流速急、流向亂、波浪高、沖刷深、軟弱地層厚,部分區(qū)段淺層氣富集。其中,南岸10公里灘涂區(qū)干濕交替,海上工程大部分為遠岸作業(yè),施工條件很差。受水文和氣象影響,有效工作日少,據現場施工統(tǒng)計,海上施工作業(yè)年有效天數不足180天,灘涂區(qū)約250天。
3.制定總體設計方案難度很大
設計要求新,其中水中區(qū)引橋(18.27公里)和南岸灘涂區(qū)引橋(10.1公里),是整個工程的關鍵;結構防腐問題十分突出,且無規(guī)范可遵循;大橋運行期間,橋面行車環(huán)境受大風、濃霧、暴雨及駕駛員視覺疲勞等不利因素的影響,采取合理有效的設計對策是保障橋面行車安全的關鍵;設計方案涉及新材料、新工藝、新技術的應用以及多項大型專用設備的研制。
施工技術方面,面臨著海上激流區(qū)高墩區(qū)大噸位箱梁的整體預制、運輸及架設,寬灘涂區(qū)大噸位箱梁的長距離梁上運梁及架設,超長螺旋鋼管樁的設計、防腐與沉樁施工等諸多施工關鍵技術的挑戰(zhàn);在測量控制方面,因橋梁長度超長,地球曲面效應引起的結構測量變形問題十分突出,受海洋環(huán)境制約,傳統(tǒng)測量手段已無法滿足施工精度和施工進度的要求,如何借助GPS技術實現快速、高效測量施工是一個制約全橋工期的核心技術問題。
4.建設目標要求高施工組織與運行管理難度大
大橋工程規(guī)模宏大,備受世人矚目。建設之初,寧波市委市政府明確提出大橋工程要按照“三個一流目標”的標準來實施。面對復雜的建設環(huán)境,充滿挑戰(zhàn)的工程,組織和管理好大橋工程是擺在指揮部面前的巨大挑戰(zhàn)。因工程施工作業(yè)點多、戰(zhàn)線長,存在同步作業(yè)、交叉作業(yè)工序,施工組織難度大,工程質量、進度、安全及資金控制難度大。臺風、大風、大潮、巨浪、急流、暴雨、大霧及雷電等氣象水文條件,如何采取切實有效的工程控制與運行管理措施是工程管理上需要面對的新課題。 大橋36公里的長度,僅次于剛建成的青島膠州灣大橋,成為世界第二的跨海大橋,2012年為止世界上第一,第二跨海大橋都建立于中國境內。
據初步核定,大橋共需要鋼材76.7萬噸,水泥129.1萬噸,石油瀝青1.16萬噸,木材1.91萬立方米,混凝土240萬立方米,各類樁基7000余根,為國內特大型橋梁之最。南灘涂50米*16米箱梁采用整孔預制,大型平板車梁上運梁的工藝,開創(chuàng)了國內外重型梁運架的新紀錄。水中區(qū)引橋70米*16米箱梁采用整孔制、運、架一體化方案,單片梁重達2180噸,為國內第一。水中區(qū)引橋打入鋼管樁直徑1.5-1.6米,樁長約80米,總數超過4000根,其鋼管樁工程規(guī)模全國建橋史上第一。
大橋在設計中首次引入了景觀設計的概念。景觀設計師們借助西湖蘇堤“長橋臥波”的美學理念,兼顧杭州灣水文環(huán)境特點,結合行車時司機和乘客的心理因素,確定了大橋總體布置原則。整座大橋平面為S形曲線,總體上看線形優(yōu)美、生動活潑。從側面看,在南北航道的通航孔橋處各呈一拱形,形成起伏跌宕的立面形狀。
在南航道再往南1.7公里,就在離南岸大約14公里處,有一個面積達1.2萬平方米的海中平臺。該平臺在施工期間,將作為海上作業(yè)人員生活基地,海上救援、測量、通信、海事監(jiān)控平臺。大橋建成后,這一海中平臺則是一個海中交通服務的救援平臺,同時也是一個絕佳的旅游休閑觀光臺。橋中央的海天一洲停車費30塊,進觀光塔要另收60塊/人。
除此之外,大橋還具有以下特點:
1.杭州灣跨海大橋全長36公里,其長度在2012年世界上在建和已建的跨海大橋中位居第二,僅次于青島海灣大橋(36.48公里)。
2.杭州灣跨海大橋地處強腐蝕海洋環(huán)境,為確保大橋壽命,在國內第一次明確提出了設計使用壽命大于等于100年的耐久性要求。
3.杭州灣跨海大橋50米箱梁“梁上運架設”技術,架設運輸重量從900噸提高到1430噸,刷新了2012年世界上同類技術、同類地形地貌橋梁建設“梁上運架設”的新紀錄。
4.杭州灣跨海大橋深海區(qū)上部結構采用70米預應力砼箱梁整體預制和海上運架技術,為解決大型砼箱梁早期開裂的工程難題,開創(chuàng)性地提出并實施了“二次張拉技術”,徹底解決了這一工程“頑疾”。
5.杭州灣跨海大橋鋼管樁的最大直徑1.6米,單樁最大長度89米,最大重量74噸,開創(chuàng)了國內外大直徑超長整樁螺旋橋梁鋼管樁之最。
6.杭州灣跨海大橋南岸10公里灘涂底下蘊藏著大量的淺層沼氣,對施工安全構成嚴重威脅。在灘涂區(qū)的鉆孔灌注樁施工中,開創(chuàng)性地采用有控制放氣的安全施工工藝,其施工工藝為世界同類似地理條件之首。
7.杭州灣跨海大橋的奠基碑是中國第一座青銅奠基碑,其高100厘米,厚25厘米,重500公斤,由鑄、鍛、刻等多種工藝制作而成,是傳統(tǒng)藝術和現代技術融合的結晶,由中國工藝美術大師朱炳仁創(chuàng)意制作。 1.杭州灣跨海大橋總體設計
杭州灣跨海大橋全長36公里,建設條件十分惡劣,為保證海上施工的安全和質量,必須將設計與施工綜合考慮。經過國內外多次調研和專家咨詢,制定了施工決定設計的總體原則,盡量減少海上作業(yè)時間,變海上施工為陸上施工,采用工廠化、大型化、機械化的設計和施工原則。
2、大直徑超長鋼管樁設計、制造、防腐和施工成套技術
大橋鋼管樁基礎具有樁長、大直徑、數量巨大的特點。樁長達89米,樁徑為1.5米和1.6米,總計5474根。通過近一年多鋼管樁基礎施工,進度快,質量好,證明這一選擇是正確的。
其創(chuàng)新點是:超長整樁預制;內外螺旋焊接;三層熔融環(huán)氧粉末涂裝;埋弧自動焊工藝;大直徑不等壁厚焊接;犧牲陽極陰極保護。
3、大噸位70米預應力箱梁整體預制和強潮海域海上運輸、架設技術
其創(chuàng)新點是:對海工耐久混凝土配合比進行研究;70米箱梁局部結構分析;真空輔助壓漿技術;研制了大跨度、高平整度橋面施工振動橋設備;首次采用了早期張拉工藝并取得了良好的效果;自行設計制造了具有世界一流水平的2400噸液壓懸掛輪軌式70米箱梁縱移臺車。
4、大噸位50米預應力箱梁整體預制和梁上運輸架設技術
其創(chuàng)新點是:結合施工方案對大噸位整孔箱梁的關鍵結構進行優(yōu)化;海工耐久性混凝土性能研究與實踐;預應力管道真空壓漿試驗與實踐;箱梁梁上運梁和架橋機架設的綜合技術。
5、海洋環(huán)境下混凝土結構耐久性研究
其創(chuàng)新點是:建立可靠的鋼筋腐蝕電學參數和輸出光功率變化判據;研制混凝土結構壽命的動態(tài)預報軟件;制定大橋混凝土結構耐久性長期原體觀測系統(tǒng)設計方案,并配合工程進度實施。這項技術將填補國內空白。
6、跨海長橋全天候運行測量控制關鍵技術研究
其創(chuàng)新點是:連續(xù)運行GPS參考站,在杭州灣跨海大橋的成功應用及在實踐中形成的規(guī)程和細則,彌補了中國跨海大橋這方面的空白;2012年的規(guī)范沒有適應幾十公里長度跨海大橋投影坐標系建立的相應標準,根據杭州灣跨海大橋的特殊性加以了解,為制定相應規(guī)范提供參考;創(chuàng)造性地提出過渡曲面擬合法,使海中GPS擬合高程的精度達到三等水準的精度;用測距三角高程法配合GPS擬合高程法進行連續(xù)多跨跨海高程貫通測量,創(chuàng)造出一種快速海中高程貫通測量的方法;杭州灣跨海大橋在國內首次采用GIS技術研制成基于B/S模式的大型橋梁測繪資料管理系統(tǒng)。
7、杭州灣跨海大橋河工模型與橋墩局部沖刷研究
2002年8月,通過專家組鑒定,研究成果總體達到國際先進水平,其中實體模型中涌潮的模擬方法和試驗技術以及分布式渾水生潮系統(tǒng)和沙量隨潮變化的加沙系統(tǒng)方面達到國際領先水平。2004年獲得浙江省科技進步二等獎。
8、災害天氣對跨海長橋行車安全的影響研究及對策
主要創(chuàng)新點是:確定車輛安全行駛風速標準;面向所有災害天氣類型進行研究;提出杭州灣跨海大橋的行車安全保障措施;基于氣象監(jiān)測系統(tǒng)、預報系統(tǒng)與道路管理系統(tǒng)多方面系統(tǒng)研究;制定不同災害天氣條件下道路交通控制標準;開發(fā)低造價傳感器等數據采集設備;開發(fā)集數據傳輸、數據處理、信息發(fā)布的計算機軟件。2012年,已取得系列中間成果,其中報告推薦的風障方案即將付諸實施。
9、跨海長橋建設信息化管理技術
其創(chuàng)新點是:對整體橋梁部位進行的結構分解,形成22949個結構構件,并將采集數據的625張表與其相關聯,提供一個完整的數據結構化檢索方式;集成統(tǒng)一工程通訊及網絡的組建,極大降低了基礎網絡建設成本;實現長距離的多點無線視頻圖像傳輸及回送。
系統(tǒng)已完成軟件開發(fā)并投入運行一年多,在工程實施中發(fā)揮了巨大作用。
以上科技創(chuàng)新已有5項通過交通部和交通廳的鑒定,其成果總體達到國際領先水平,為國內同類橋梁的建設提供借鑒。
10、新型橋梁伸縮裝置技術
采用了榮獲國家技術發(fā)明二等獎的LB多向變位橋梁伸縮裝置。
其創(chuàng)新特點是:LB單元式多向變位橋梁伸縮裝置針對傳統(tǒng)模數式及梳形伸縮裝置存在的不足,特別是在懸索橋、斜拉橋橋梁的縱、橫、扭轉等多向變位功能上展開了廣泛的研究與實踐,本著“安全、舒適、經濟、耐用、方便”的宗旨,成功研制的新一代橋梁伸縮裝置,該技術處于國際領先水平。
三、懸索橋的主要案例
自錨式懸索橋
一般索橋的主要承重構件主纜都錨固在錨碇上,在少數情況下,為滿足特殊的設計要求,也可將主纜直接錨固在加勁梁上,從而取消了龐大的錨碇,變成了自錨式懸索橋。
過去建造的自錨式懸索橋加勁梁大多采用鋼結構,如1990年通車的日本此花大橋,韓國永宗懸索橋、美國舊金山——奧克蘭海灣新橋、愛沙尼亞穆胡島橋墩等。2002年7月在大連建成了世界上第一座鋼筋混凝土材料的自錨式懸索橋——金石灘金灣橋墩,為該類橋墩型的研究提供了寶貴的經驗。此后在吉林、河北、遼寧又有4座鋼筋混凝土自錨式懸索橋正在設計和設計和建造中。
自錨式懸索橋有以下的優(yōu)點:①不需要修建大體積的錨碇,所以特別適用于地質條件很差的地區(qū)。
②因受地形限制小,可結合地形靈活布置,既可做成雙塔三跨的懸索橋,也可做成單塔雙跨的懸索橋。
③對于鋼筋混凝土材料的加勁梁,由于需要承受主纜傳遞的壓力,剛度會提高,節(jié)省了大量預應力構造及裝置,同時也克服了鋼在較大軸向力下容易壓屈的缺點。
④采用混凝土材料可克服以往自錨式懸索橋用鋼量大、建造和后期維護費用高的缺點,能取得很好的經濟效益和社會效益。
⑤保留了傳統(tǒng)懸索橋的外形,在中小跨徑橋梁中是很有競爭力的方案。
⑥由于采用鋼筋混凝土材料造價較低,結構合理,橋梁外形美觀,所以不公局限于在地基很差、錨碇修建軍困難的地區(qū)采用。
自錨式懸索橋也不可避免地有其自身的缺點:①由于主纜直接錨固在加勁梁上,梁承受了很大的軸向力,為此需加大梁的截面,對于鋼結構的加勁梁則造價明顯增加,對于混凝土材料的加勁梁則增加了主梁自重,從而使主纜鋼材用量增加,所以采用了這兩種材料跨徑都會受到限制。
②施工步驟受到了限制,必須在加勁梁、橋塔做好之后再吊裝主纜、安裝吊索,因此需要搭建大量臨時支架以安裝加勁梁。所以自錨式懸索橋若跨徑增大,其額外的施工費用就會增多。
③錨固區(qū)局部受力復雜。
④相對地錨式懸索橋而言,由于主纜非線性的影響,使得吊桿張拉時的施工控制更加復雜。 19世紀后半葉,奧地利工程師約瑟夫·朗金和美國工程師查理斯。本德分別獨立地構思出自錨式懸索橋的造型。本德在1867年申請了專利,朗金則在1870年在波蘭建造了一座小型的鐵路自錨式懸索橋。
到20世紀,自錨式懸索橋已經在德國興起。1915年,德國設計師在科隆的萊茵河上建造了第一座大型自錨式懸索橋——科隆-迪茲橋,當時主要是因為地質條件的限制而使工程師們選擇了這種橋型,該橋主跨185m,用木腳手架支撐鋼梁直到主纜就位。此后,美國賓夕尼亞州的匹茲堡跨越阿勒格尼河的3座橋和在日本東京修建的清洲橋都受科隆-迪茲橋的影響。雖然科隆-迪茲橋1945年被毀,但原橋臺上的鋼箱梁仍保存至今。匹茲堡的3座懸索橋比科隆-迪茲橋的跨徑要小,但施工技術比科隆-迪茲橋有了很大的進步??坡?迪茲橋建成后的25年內在德國萊茵河上又修建了4座懸索橋,其中最著名的是1929年建成的科隆-米爾海姆橋,該橋主跨315m,雖然該橋在1945年被毀,但它至仍然保持著自錨式懸索橋的跨徑記錄。在20世紀30年代,工程師們認為自錨式懸索橋加勁梁的軸力將使該種橋梁的受力性能接近于彈性理論,所以這段時間美國德國修建了許多座自錨式懸索橋。 1、受力原理
自錨式懸索橋的上部結構包括:主梁、主纜、吊桿、主塔四部分。傳力路徑為:橋面重量、車輛荷載等豎向荷載通過吊桿傳至主纜承受,主纜承受拉力,而
主纜錨固在梁端,將水平力傳遞給主梁。由于懸索橋水平力的大小與主纜的矢跨比有關,所以可以通過矢跨比的調整來調節(jié)主梁內水平力的大小,一般來講,跨度較大時,可以適當增加其矢跨比,以減小主梁內的壓力,跨度較小時,可以適當減小其矢跨比,使混凝土主梁內的預壓力適當提高。由于主纜在塔頂錨固,為了盡量減少主塔承受的水平力,必須保證邊跨主纜內的水平力與中跨主纜產生的水平力基本相等,這可以通過合理的跨徑比來調節(jié),也可以通過改變主纜的線形來調節(jié)。
另外,自錨式懸索橋中的恒載由主纜來承受,而活載還需要由主梁來承受,所以主梁必須有一定的抗彎剛度,主梁的形式以采用具有一定抗彎剛度的箱形斷面較為合適。
2、結構特點
采用自錨式結構體系,和地錨式相比可以不考慮地質條件的影響,而且由于免去了巨大的錨錠,降低了工程造價。采用自錨,將主纜錨固于加勁梁之上,相比同等跨徑的其他橋型,更有其特有的曲線線形,外觀優(yōu)雅,而且現代橋梁除了滿足自身的結構要求外,也越來越注重景觀設計,其發(fā)展前途很大。
自錨式懸索橋采用混凝土加勁梁,雖然增加了體系的自重,但也增加了體系的剛度,在一定的跨度允許范圍內,使橋梁的安全性指標、適用性指標、經濟性指標、美觀性指標得到了完美的統(tǒng)一。對結構受力而言,由于采用了自錨體系,將索錨固于主梁上,利用主梁來抵抗水平軸力,對于混凝土這種抗壓性能好的材料來說無疑是相當于提供了。免費的。預應力。因此采用的是普通鋼筋混凝土結構,節(jié)省了大量的預應力器具,而且又由于混凝土材料相對于鋼材料的經濟性,工程造價大大減少。但是由于混凝土的抗拉、彎的性能較差,所以對其進行受力分析時應綜合考慮這個特點。
由于自錨式懸索橋的主纜拉力是傳遞給橋梁本身,而不是錨錠體,主纜拉力的水平分力在橋梁的上部結構中產生壓力,如果兩端不受約束的話,其垂直分力將使橋梁的兩端產生上拔力。例如金石灘懸索橋橋采用了兩種辦法來抵抗這種上拔力:一是在錨塊處設置拉壓支座;二是在主橋和引橋的交接處設置牛腿,從而將引橋的重量壓在主梁上。
由于主梁采用混凝土材料,設計和計算時必須計入混凝土的收縮)徐變等因素的影響,這就使得混凝土自錨式懸索橋的設計較鋼橋更為復雜。 1、主塔施工
懸索橋一般主塔較高,塔身大多采用翻模法分段澆筑,在主塔連結板的部位要注意預留鋼筋及模板支撐預埋件。對于索鞍孔道頂部的混凝土要在主纜架設完成后澆筑,以方便索鞍及纜索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度監(jiān)控,每段混凝土施工完畢后,在第二天早晨8:00至9:00間溫度相對穩(wěn)定時,利用全站儀對塔身垂直度進行監(jiān)控,以便調整塔身混凝土施工,應避免在溫度變化劇烈時段進行測試,同時隨時觀測混凝土質量,及時對混凝土配比進行調整。
2、鞍部施工
檢查鋼板頂面標高,符合設計要求后清理表面和四周的銷孔,吊裝就位,對齊銷孔使底座與鋼板銷接。在底座表面進行涂油處理,安裝索鞍主體。索鞍由索座、底板、索蓋部分組成,索鞍整體吊裝和就位困難;可用吊車或卷揚設備分塊吊運組裝。索鞍安裝誤差控制在橫向軸線誤差最大值3mm標高誤差最大值3mm.吊裝入座后,穿入銷釘定位,要求鞍體底面與底座密貼,四周縫隙用黃油填實。
3、主梁澆筑
主梁混凝土的澆筑同普通橋一樣,首先梁體標高的控制必須準確,要通過精確的計算預留支架的沉降變形;其次,梁體預埋件的預埋要求有較高的精度,特別是拉桿的預留孔道要有準確的位置及良好的垂直度,以保證在正常的張拉過程中拉桿始終位于孔道的正中心。
主梁澆筑順序應從兩端對稱向中間施工,防止偏載產生的支架偏移,施工時以水準儀觀測支架沉降值,并詳細記錄。待成型后立即復測梁體線型,將實際線型與設計線型進行比較,及時反饋信息,以調整下一步施工。
4、索部施工
(1)主纜架設
根據結構特點,主纜架設可以采取在便橋或已澆筑橋面外側直接展開,用卷揚機配合長臂汽車吊從主梁的側面起吊安裝就位。
纜索的支撐:為避免形成絞,將成圈索放在可以旋轉的支架上。在橋面每4-5m,設置索托輥(或敷設草包等柔性材料。),以保證索縱向移動時不會與橋面直接摩擦造成索護套損壞。因錨端重量較大,在牽引過程中采用小車承載索錨端。
纜索的牽引:牽引采用卷揚機,為避免牽鋼絲繩過長,索的縱向移動可分段進行,索的移動分三段,分別在二橋塔和索終點共設三臺卷揚機。
纜索的起吊:在塔的兩側設置導向滑車,卷揚機固定在引橋橋面上主橋索塔附近,卷揚機配合放索器將索在橋面上展開。主要用吊車起吊,提升時避免索與橋塔側面相摩擦。當索提升到塔尖時將索吊入索鞍。在主索安裝時,在橋側配置了3臺吊機,即錨固區(qū)提升吊機、主索塔頂就位吊機和提升倒鏈。
當拉索錨固端牽引到位時,用錨固區(qū)提升吊機安裝主索錨具,并一次錨固到設計位置,吊機起重力在5t以上;主索塔頂就位吊機是在兩座塔的二側安置提升高度大于25m時起重力大于45t的汽車吊,用于將主索直接吊上塔頂索鞍就位,在吊裝過程中為避免索的損傷,索上吊點采用專用索夾保護;主索在提升到塔頂時,由于主跨的索段比較長,為確保吊機穩(wěn)定,可在適當的時候用塔上提升倒鏈協(xié)助吊裝。
(2)主纜調整
在制作過程中要在纜上進行準確標記。標記點包括錨固點、索夾、索鞍及跨中位置等。安裝前按設計要求核對各項控制值,經設計單位同意后進行調整,按照調整后的控制值進行安裝,調整一般在夜間溫度比較穩(wěn)定的時間進行。調整工作包括測定跨長、索鞍標高、索鞍預偏量、主索垂直度標高、索鞍位移量以及外界溫度,然后計算出各控制點標高。
主纜的調整采用75t千斤頂在錨固區(qū)張拉。先調整主跨跨中纜的垂直標高,完成索鞍處固定。調整時應參照主纜上的標記以保證索的調整范圍。主跨調整完畢后,邊跨根據設計提供的索力將主纜張拉到位。
(3)索夾安裝
為避免索夾的扭轉,索夾在主索安裝完成后進行。首先復核工廠所標示的索夾安裝位置,確認后將該處的PE護套剝除。索夾安裝采用工作籃作為工作平臺,將工作籃安裝在主纜上(或同普通懸索橋一樣搭設貓道),承載安裝人員在其上進行操作。索夾起吊采用汽吊,索夾安裝的關鍵是螺栓的堅固,要分二次進行)索夾安裝就位時用扳手預緊,然后用扭力扳手第一次堅固,吊桿索力加載完畢后用扭力扳手第二次緊固。索夾安裝順序是中跨從跨中向塔頂進行,邊跨從錨固點附近向塔頂進行。
(4)吊桿安裝及加載
吊桿在索夾安裝完成后立即安裝。小型吊桿采用人工安裝,大型吊桿采用吊車配合安裝。
由于自錨式懸索橋在荷載的作用下呈現出明顯的幾何非線性,因此吊桿的加載是一個復雜的過程。主纜相對于主梁而言剛度很小。如果吊桿一次直接錨固到位,無論是張拉設備的行程或者張拉力都很難控制而全橋吊桿同時張拉調整在經濟上是不可行的。為了解決這個問題,就必須根據主梁和主纜的剛度、自重采用計算機模擬的辦法,得出最佳加載程序。并在施工過程中,通過觀測,對張拉力加以修正。
吊索張拉自塔柱和錨頭處開始使用8臺千斤頂對稱張拉。吊索底端冷鑄錨具,其錨杯鑄有內外螺紋,內螺紋用于連接張拉時的連接桿以便千斤頂作用,外螺紋用螺母連接后將吊桿固定于錨墊板上。由于主纜在自重狀態(tài)標高較高,導致吊桿在加載之前下錨頭處于主梁梁體之內,因此在張拉時需配備臨時工作撐腳和連接桿。
第一次張拉施加1/4的設計力將每一根吊桿臨時鎖定!第二次順序與第一次相同,按設計力張拉完,然后檢測每一根吊桿的實際荷載,最后根據設計力具體對每一根吊桿進行微調。在吊索的張拉過程中,塔頂與鞍座一起發(fā)生位移!塔根承受彎矩!這樣有可能產生塔根應力超限的危險,為了不讓塔根應力超限!張拉一定程度后,根據實際觀測及計算分析!進行索鞍頂推,使塔頂回到原來無水平位移時的狀態(tài),如此反復后!將每根吊索的張拉力調整至設計值。
施工過程的控制對于自錨式混凝土懸索橋每一道工序的施工均非常重要,尤其在索部施工過程中每一階段每一根吊索的索力都要及時準確的反饋。吊索張拉時千斤頂的油表讀數是一個直觀反映,另外利用智能信號采集處理分析儀通過對吊索的振動測出其所受的拉力,兩種方法互相檢驗,確保張拉時每一根吊索的索力與設計相吻合。 (1)更優(yōu)越的施工方法的研究。例如將中跨主纜錨固在主梁的底部,用轉體施工,從而可以在一定程度上克服施工上的困難,但在跨徑較大的情況下,如何保證轉體施工時的穩(wěn)定性,還需要做進一步的研究。
(2)主纜錨固點錨下應力的分布研究。
(3)當主纜外包鋼管混凝土時,吊桿在主纜上的錨固方式研究。
(4)吊桿及主纜的合理張拉順序研究。
(5)新型材料的研究和開發(fā)。
(6)受力體系及理論的進一步完善。 (1)通過國內工程時間證明,鋼筋混凝土自錨式懸索橋在中小跨徑上是一種既經濟又美觀的橋型,結構的剛度也相對較大,對于中小跨徑的公路橋梁和人行橋都適合建造。
(2)對于鋼筋混凝土結構的自錨式懸索橋,錨塊的設計是一個關鍵環(huán)節(jié),它不但影響結構的整體工作性能,也是影響橋梁的經濟效益和美觀要求,應給予足夠的重視。
(3)自錨式懸索橋主纜的錨固形式是與地錨式的最大不同之處,根據受力大小和錨塊構造要求的不同,可采取直接錨固、散開錨固和環(huán)繞式錨固等方式。
(4)由于主纜非線性的影響而使吊索張拉時的施工控制變的尤為關鍵。
(5)加勁梁采用鋼材造價較貴,并且鋼結構容易在軸力作用下壓屈。而采用鋼筋混凝土材料恰好可以克服這兩個缺點。
盡管自錨式懸索橋有著自身的缺點和局限,但在中小跨徑上是一種很有競爭力的方案。這種在20世紀曾被忽視很長一段時間的橋型隨著社會的進步又得到了人們的重新認識,自錨式懸索橋的設計理論和施工方法也將趨于完善,跨越能力也會不斷提高,相信在以后會有越來越多的方案傾向于這種橋型。
四、新光大橋的設計理念
新光大橋的橋梁造型與景觀功能都具有世界一流水平,既有完善的交通功能,又具有較高的藝術觀賞性及美學價值的大橋,具有本身的結構美和造型美,橋型與周邊環(huán)境協(xié)調一致。該大橋拱部曲線優(yōu)美輕柔,梁部直線剛勁挺拔,構成飛雁式三跨中承拱橋。橋的動勢,賦予了橋的生命力,橋的整體恰似一支從珠江騰飛而起的大雁,象征著廣州的發(fā)展騰飛。
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