相關資料
橋 名:廣州新光大橋
橋 型:連續剛架鋼桁拱
跨 徑:177m+428m+177m
設計單位:中鐵工程設計諮詢集團有限公司
施工單位:貴州省橋樑工程總公司、中鐵山橋集團有限公司
混凝土用量:104492m³
鋼材用量:27 857t
造 價:4.1億元
建成日期 2006年9月
概況
新光大橋為廣州新光快速路上跨越珠江主航道的一座橋樑,主橋主跨採用428m連續鋼架鋼桁拱橋。本橋上游2 500m處為洛溪大橋,下游I 500m為番禺大橋。橋位處年平均氣溫21.8℃、降水量1 702.5mm,最大風速22m/s,瞬時極大風速達35.4m/s。
大橋為城市快速道路,設計速度80km/h,雙向六車道,兩側設3m寬的人行通道。設計基本風27.9m/s。通航淨空:通航淨高大於34m,雙向通航孔淨寬210m。地震基本烈度Ⅶ度(按Ⅷ度設防)。
主橋結構
大橋跨越珠江主航道,其橋跨按 (3×50)m+(177+428+177)m十(3×50)m三聯連續橋跨結構布置,全長1083.2m。
主橋三連拱為三跨連續剛架鋼桁拱橋(兩個邊墩墩頂設定順橋向活動支座,兩個三角剛構相當於與上部系桿拱固結的剛架墩。
1)基礎
本橋所有基礎均採用嵌岩鑽孔樁基礎,大橋的主墩是5號、6號墩,為整體承台,承台尺寸為48.3m×34.7m,承台厚度6.0m。樁基礎直徑為2.6m,每個基礎設36根樁基,全橋共72根。
2)三角剛架
三角剛架兩側斜腿為主跨、邊跨拱圈的延續。主跨側斜腿拱腳處截面徑向高為12m,與橋面梁交界處截面徑向高為10.5m;邊跨側斜腿拱腳處截面徑向高為12m,與橋面梁交界處截面徑向高為9.0m;斜腿寬5.6m。主、邊拱兩側斜腿根部為實體截面,斜腿與系梁相交區也為實體截面,斜腿中間部分為箱形截面,翼緣板厚1.5m,腹板厚1.2m。斜腿為鋼筋混凝土結。
三角剛架的施工,5號墩採用搭設滿堂支架法施工,6號墩採用勁性骨架法施工,都設有水平拉桿。三角剛架的施工,5號墩採用搭設滿堂支架法施工,6號墩採用勁性骨架法施工,都設有水平拉桿。系梁為實體矩形截面,跨中高3m,與斜腿相交處高6m。
3)拱肋
主跨為一孔428m(淨跨416m),矢高為104m,矢跨比為1/4,拱軸係數為m=1.2的懸鏈線變桁高拱肋,兩拱肋的橫向中心距為28.lm。拱頂截面徑向高為7.5m,拱腳截面徑向高為12.0m。拱肋上、下弦均為箱形斷面,箱高為1.58m,箱內寬為2.l0m定值,以便於腹桿連線。鋼箱最大板厚50mm。拱肋腹桿為“H”形截面,與上、下弦整體節點板通過高強度螺栓連線。
邊跨為177m(淨跨171m)的不對稱變桁高三次拋物線拱肋,兩拱肋的橫向中心距為28.lm。三角剛構側拱腳截面徑向高為12.0m,交界墩側拱肋截面徑向高為7.5m,拱頂截面徑向高為7.5m,矢高為56m。全橋共設定11組橫撐,主拱拱肋7組,兩邊拱拱肋各2組。鋼桁拱肋間為桁架式橫撐,橫撐上、下弦桿均為箱形斷面。橫撐上平面設三角形平縱聯,橫撐上、下弦桿通過豎面的三角形橫聯連成整體,上平聯及橫聯桿件截面均為工形斷面(主拱拱肋兩端橫撐的上平聯斜桿為箱形截面)。
三角剛構上的主跨、邊跨鋼桁拱腳段採用“固結”連線方案,拱肋上、下弦桿均伸人三角剛構斜腿內,伸入深度均大於4m。弦桿鋼箱內設鋼混過渡段,延伸至三角剛構以上一定高度,內設預應力粗鋼筋和普通鋼筋,並伸至三角剛構斜腿內一定深度。
4)橋面結構
主跨由鋼橫樑、鋼縱梁、鋼筋混凝土橋面板組成,為半飄浮式橋面結構體系。主跨部分由吊桿支承鋼橫樑,其餘鋼橫樑放在三角剛構橋面梁的槽口上,並在鋼橫樑下翼緣兩端設定順橋向活動球型鋼支座(順橋位移量±150mm、橫橋向位移量+ 15mm)。邊跨是指邊拱及三角剛構部分。此部分橋面結構由邊拱混凝土系桿或三角剛構橋面系梁十混凝土縱、橫樑十預製橋面板+後澆層組成。混凝土橫、縱梁組成了橋面格子梁體系,預製橋面板支承於縱橫樑頂面,澆築接縫混凝土和橋面後澆層形成整體橋面。
邊跨橋面橫樑為預應力混凝土結構,端橫樑為箱形斷面,寬2.0m,高1.87~2.11m,其餘混凝土橫樑均為矩形斷面,寬0.8m,高2.0-2.24m。
邊跨橋面縱梁為鋼筋混凝土結構。橋面板由厚12cm(14cm) C50鋼筋混凝土預製板+l0cm厚C50混凝土後澆層+8cm厚中粒式改性瀝青混凝土組成。
5)系桿
每條拱肋布置8束系桿,系桿兩端錨固於三角剛構處拱肋上弦桿外側。由系桿支撐架支撐在鋼橫樑頂板上。系桿支承架既作為系桿施工用支架,又是系桿在運狀態的永久支撐構件,便於日後系桿的換索施工。
6)拱肋的安裝
拱肋在製造廠內分節段製作完成後,運至拼裝場行組拼。邊拱肋拼裝是在橋位處搭設拼裝支架進行,主拱肋是在距離橋位處200m的拼裝場內分為三大段進拼裝。
全橋拱肋採用同步液壓提升技術安裝。兩邊跨拱肋不包括拱腳段和合龍段,整體節段長度為104m,提升重量1800t;主拱兩邊大節段(簡稱邊段)長度為60m,提升重量約1200t,中間大節段(簡稱中段)長度為168.0m,提升重量約3200t。中段就位後,精調拱肋線形、高程後,精確測量拱肋合龍長度,安裝合段。
主要技術特點及創新點
(1)設計了大跨度三跨連續鋼桁拱與混凝土三角剛構的新型組合橋型,提高了拱橋的抵抗船舶撞擊能力。
(2)利用小型機具安裝大跨度橋樑的新方法。在繁忙通航的中孔採用三大節段異地拼裝、水上提升的安裝方案,主拱中段長172m、寬30.lm、高27.48m、重3 078t、滑移上船距離200m、連續提升85m高,其移、浮運、提升構件的尺寸、重量及提升高度綜合指標居世界同類型橋樑的前列。
(3)提出了大型深水基礎不封底單層鋼板樁圍堰施工新工藝。單個圍堰面積2000㎡,計算水深l0m,國內已建橋樑中位居前列;完善了鋼板樁圍堰抗滲、抗浮計算方法。
(4)設計了承擔彎、剪受力為主的鋼一混連接新型構造並通過了試驗驗證。通過有限元分析結合模型試驗驗證,對鋼桁拱拱肋與混凝土三角剛構、連拱鋼拱肋拱腳處以及大體量的三角剛構等複雜節點進行了深入研究,探明各種荷載狀態下的應力分布規律,成果用於設計中,保證了結構施工、運營中的安全。
(5)成功建造了系梁長102m,高37.2m的三角剛構,單個剛構的混凝土方量為5700m³。
(6)大跨度新型組合橋的抗風性能。通過全橋抗風試驗研究,創新地完成了颶風氣候模式下的抗風性能理論研究和風洞試驗,實現了大跨度拱橋抖振位移理論計算與風洞試驗的一致性驗證。