白沙洲長江大橋

白沙洲長江大橋

白沙洲長江大橋就是武漢白沙洲2000年建成的雙塔雙索麵混合梁斜拉橋。

基本信息

相關資料

橋 名:武漢白沙洲長江大橋
橋 型:雙塔雙索麵混合梁斜拉橋
跨 徑:主跨618m
橋 址:武漢市
設計單位:中鐵大橋勘測設計院有限公司
施工單位:中交第二航務工程局有限公司、中交第而公路工程有限公司
中鐵大橋局集團有限公司、國營武昌造船廠
混凝土用量:18.720m3
鋼材用量: 22 350t
造 價: 16.02億元
建成日期 : 2000年10月

概況

武漢白沙洲長江大橋位於武漢長江大橋上游約8.6km處的白沙洲分汊河道上,全長2 458m,主橋主跨採用618m混合梁斜拉橋。

橋址兩岸大堤間距約為2.4km,主河槽偏漢陽側,主孔斜拉橋跨越北汊。北汊主河槽寬度約為1 200m,水深12~25m,流速2.0~3.0m/s,設計流量73 380m³/s。覆蓋層以粉細砂為主,基岩為陸相碎屑岩、岩性岩,相應變化較大,單軸極限強度在0.5~5MPa。橋址處於亞熱帶溫濕區,夏季高溫悶熱,年平均氣溫16.8℃,極端最高氣溫42.2℃,極端最低氣溫-17.3℃,雨量充沛,年平均降雨量1 214~1 448mm。最大風速29.6m/s,最大風力可達9級。

大橋採用雙向六車道高速公路標準,橋面全寬27.0m;設計速度80km/h;通航淨高≥18m,通航淨寬≥125m;地震基本烈度Ⅵ度;設計基本風速22.2m/s。

主橋結構

主橋跨度布置為50m+180m+618m+180m+50m=1 078m雙塔雙索麵鋼—混凝土混合梁斜拉橋。邊、中跨比0.372,邊跨50m及180m跨的端部37m部分為預應力混凝土結構,其餘均為鋼箱梁結構。

鋼箱梁頂寬29m,梁高3.0m,為雙箱分離的扁平箱梁,箱梁兩側設風嘴。斜拉拉索索麵按扇形布置,毎一扇面由24對斜拉索組成,標準索距12m,全橋共192根斜拉索;索塔為鑽石型結構,自塔座以上全高174.75m,橋面以上141.1m(塔的高跨比1/4.38);索塔基礎採用高樁承台自浮式吊箱圍堰鑽孔樁;斜拉橋兩邊墩處均設定縱向活動支座,各墩墩頂僅約束主梁豎向、橫向向線位移及繞橋縱軸線轉動的角位移及繞橋縱軸線轉動的角位移,塔梁交叉處設有橫向擋塊及豎向支座分別約束主梁橫橋向線位移以及主梁豎向線位移和繞橋縱軸線轉動的角位移,在塔梁交叉處還設定了縱向彈性約束。

1)索塔基礎

主塔均位於主河槽,基礎採用高樁承台自浮式吊箱圍堰鑽孔樁基礎,每墩基礎採用40根ø1.55m鑽孔灌注樁,樁長79m,承台平面尺寸20.4×32.4m。由於基礎承台較高(圍堰底位於河床面以上),故沖刷較小,施工中先插打定位樁及鋼護筒,搭設鑽孔平台,完成鑽孔灌注樁施工後,拆除鑽孔平台,分段安裝下沉吊箱圍堰(整個圍堰能自浮於水中),從而省去了大型起吊設備。

2)索塔

主塔順橋向為單柱式,橫橋向則為適用於雙索麵斜拉橋的鑽石型結構。主塔塔柱均為採用空心矩形斷面,下塔柱橫向寬度自下而上由6.5m變化至4m,中塔柱及上塔柱橫向寬度均為4m;塔柱縱向尺寸塔根至下橫樑範圍由7m過度到6.5m,下橫樑以上均為6.5m。下塔柱為外側向外傾斜度1/2.79、內側向外傾斜度1/2.16的變截面矩形空心柱,上、下游迎水面壁厚加大至1.8m,用以抵抗船撞作用,順橋向壁厚為80cm。中塔柱為向內傾斜度1/10的變截面矩形空心柱,橫橋向壁厚由頂部的60cm變至底部的70cm,縱橋向壁厚60cm。上塔柱為斜索錨固區,斜索直接錨固於塔壁,壁厚1.2m,錨槽內陷。縱橋向壁厚70cm。主塔自塔座以上全高174.75m,共設兩道橫樑,均採用空心矩形斷面,上橫樑高5m,下橫樑高6m,因塔柱縱橋向自下橫樑以上均為寬6.5m,故為使塔柱與橫樑鋼筋錯開排列布置,橫樑寬均為6.3m。全塔除上、下橫樑配有預應力鋼絞線、索錨區配有預應力粗鋼筋外,其餘均為鋼筋混凝土結構。主塔採用C50混凝土。

3)主梁

鋼箱梁頂板全寬30.2m,每個箱體各寬8.31m,兩箱間距10.88m,兩側各設一個寬為1.35m的風嘴。鋼樑的橫向布置:鋼樑的橫截面由橫向並列兩個箱組成,兩個箱體之間用橫樑連線,橫樑間隔6m,兩橫樑之間設一道橫肋。在橋樑中心線處,橫梁腹板高3m,橫肋腹板高1m。

鋼箱梁頂板兼作橋面承重結構,按正交異性板設計,頂板厚12mm,縱肋採用8mm鋼板壓制而成的提醒閉口肋(肋間跨0.64mm),橫肋(橫樑)間距3.0m;底板一般節段厚度為12mm,主墩附近60m區段壓應力較高,考慮到底板的壓屈穩定,厚度取16mm,加勁閉口肋間距0.7m。斜腹鋼板厚度12mm,加勁閉口縱肋間距0.7m。鋼樑傳送單元一件重約170t,橋面板的拼接採用焊接接頭;橫肋及橫樑的下翼緣板和腹板用高強度螺栓連線;橫斷面的頂板、豎腹板、底板及縱肋的拼接,全部採用工地栓接的形式。斜拉索在鋼樑的下錨點設定在鋼箱梁外腹板的外側,錨固形式是板式支架箱型結構。本橋採用鑽石形主塔,斜拉索與主梁之間有兩個方向的夾角,斜拉索與鋼樑之間水平方向的夾角由傾斜地焊接在外腹板的兩塊支架主機板精確確定;而斜拉橋索與鋼樑之間數值方向的夾角則由下錨點墊板直接加工形成有一定角度的帶斜坡的板件。這種結構形式有足夠大操作空間便於工廠化成產,有效地提高焊接質量。

混凝土箱梁的截面形式、梁高等均從與鋼箱協調匹配的觀點出發。截面採用雙箱分離形式,梁高3m,外形尺寸與鋼箱梁一致。橫樑間距一般為4.5m,0號塊附近各部分尺寸因受力需要予以加大。混凝土箱梁用掛籃懸澆施工,節段長4.5m,邊墩現澆段長6.6m,在托架上現澆施工,並與懸澆節塊合龍。

鋼樑與預應力混凝土梁的街接頭,既要滿足傳力的需要,還要充分考慮梁體剛度相對地小得多,剛度的驟然變化會給橋面的使用帶來不利的影響。為此設計了一節鋼樑過渡段,在這一鋼樑階段中改變其截面特性,增加鋼樑剛度的措施之一是逐漸改變縱肋高度,閉口肋的過渡則在閉口肋底部加焊由高至低緩慢變化的T形肋。為保證結合部的整體性,與混凝土梁連線的鋼樑其上、下翼板和腹板均伸入一定長度至混凝土梁中,鋼樑與混凝土梁間全截面設定ø32mm預應力粗鋼筋,與混凝土梁接觸的承壓端橫隔板上布置大量的ø22mm剪力釘

4)斜拉索

斜拉索採用平行鋼絲索。全橋斜拉索共96對192根,基本索距主梁12m,主塔1.8m。本橋跨度大,斜拉索較長,斜拉索兩端除安裝橡膠阻尼裝置外,並加設二階索的方法以減小斜索的風振及雨振影響。

5)主梁架設和施工控制

鋼箱梁採用水上駁船浮運定位,步履式架梁吊機懸拼施工;預應力混凝土箱梁採用支架懸澆施工;斜拉索採用先塔上掛索、後樑上展索、梁面軟牽引的施工方法,斜拉索張拉以索力控制。

實際施工中,在掛拉完第10對斜拉索後,邊跨就已經合龍,故大部分時間是在單懸臂狀態下進行主梁安裝,整個結構在此過程中處於不對稱荷載作用下,為減少不對稱荷載對結構的影響,採取在邊跨合龍以後預先安裝邊跨尾索的措施,有效地控制了塔柱的偏移,增大了結構在施工過程中的安全度。

斜拉橋在施工過程中索力和線形均得到了很好的控制,邊跨合龍及中跨合龍均達到了毫米級的合龍精度,成橋線形和索力的誤差都控制在理想的範圍內。在主梁架設後期,由於索力和線形控制的很好,各方面配合協調有力,曾經創造了再五天時間內高質量地安裝了4塊12m長鋼箱梁架設速度的奇蹟。

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