重慶朝天門長江大橋

重慶朝天門大橋位於長江與嘉陵江交會處的朝天門前,分為主橋、南北引橋、江北橋頭立交、彈子石立交和黃桷灣立交以及引道等幾大部分。大橋全長4.88公里,主橋跨徑552米,為雙層公軌兩用橋,上層為雙向6車道,下層是雙向輕軌軌道。比世界著名拱橋澳大利亞悉尼大橋的主跨還要長,成為“世界第一拱橋”。主橋採用大噸位球形鑄鋼鉸支座的支承體系,中間支座最大承載力達145000噸,是目前國內所採用的承載力最大的支座。

簡介

(圖)重慶朝天門長江大橋重慶朝天門長江大橋

重慶朝天門大橋2004年底動工,設計為公軌雙層橋面,上層橋面為雙向六車道,下層橋面中間為雙線城市輕軌軌道交通,兩側為單向雙車道汽車交通,此橋長1741米,主橋為190米+552米+190米,三跨連續中承式鋼桁系桿拱橋。雙層設計,上層雙向6車道,下層雙向輕軌和兩個預留車道。 國內同類橋樑,此前主跨多在400米左右,全橋用鋼1萬噸上下。朝天門全橋永久用鋼4.6萬噸,輔助用鋼近4萬噸。 工程選址重慶市主城區朝天門碼頭下游約1.71公里處,施工期間,長江主航道不斷航,舟船往來。 大橋2008年年底建成,相隔30分鐘以上曲折車程的南北兩岸,直線距離縮短到10分鐘以內。

主橋結構

(圖)重慶朝天門長江大橋重慶朝天門長江大橋

朝天門長江大橋主橋採用190m+552m+190m三跨連續鋼桁系桿拱橋,主橋全寬36.5m,桁寬29m,兩側邊跨為變高度桁梁,中跨為鋼桁系桿拱。拱頂至中間支點高度為142m,拱肋下弦線形採用二次拋物線,矢高128m,跨比1/4.312 5;拱肋上弦部分線形也採用二次拋物線,與邊跨上弦之間採用R = 700m的圓曲線進行過渡。主桁採用變高度的“N”形桁式,拱肋桁架跨中桁高為14m, 中間支點處桁高73.13m(其中拱肋加勁弦高40.65m),邊支點處桁高11.83m。全橋採用變節間布置,共有12m、14m、16m三種節間形式,邊跨節間布置為8×12m+14m+5× 16m,中跨節間布置為5 ×16m+2 ×14m+28 × 12m+2 ×14m+5 ×16m。
主橋支承體系布置:縱向支承體系布置為江北側中支點(P7墩)設定固定鉸支座,其餘各墩均設定活鉸支座。橫向支承體系布置為中支點均設定固定支座,邊支點設定橫向活動支座,邊支點下橫樑中心設定兩個橫向限位支座。

1)基礎
P7、P8主墩基礎為分離式群樁基礎,兩承台對稱橋軸線,均為25m x 19.4m長方形、厚6m的鋼筋混凝土結構。每一承台基樁為3排12根樁徑為2.5m的群樁,每一墩共24根。

2)墩身
P7、P8主墩墩高分別為36m及26.6m,墩頂均設145 000kN的球型支座。主墩由兩個分離式鋼筋混凝土薄壁墩組成,為增強兩橋墩橫向聯繫,兩薄壁墩間設一厚4.0m的橫樑。每座分離式橋墩均為20.5m(順橋向)×15.4m(橫橋向)長方形單箱6室(6.2m× 5.5m),墩壁厚l.0m。墩頂部設有高4.0m的實體段.

3)主桁桿件
主桁弦桿為焊接箱形截面,截面寬度有1 200mm和1 600mm兩種,截面高1240~1840mmm。板厚24-50mm。桿件按四面拼接設計,拼接處桿件高、寬相同,不同寬度和高度桿件之間採用變寬(高)度計。對於同一桿件,寬度和高度不同時變化。
腹桿採用箱形、“H”形及“王”形截面,箱形截高1240—1440mm,板厚24-50mm;“H”、“王”形截面高700 -1100m,板厚16-50mm,桿件端部按照兩面拼接設計。
中跨布置有上下兩層系桿,其中心間距為11.83m。下系桿與加勁腿部中弦及邊跨下弦貫通。上層系桿釆用焊接“H”形截面,截面高1 500mm,寬1 200mm,板厚50mm。下層系桿採用焊接“王”形截面,高1 700mm,寬1 600mm,板厚50mm,系桿端部與拱肋下弦節點相連線,下層輔助系索錨固於節點端部.
主桁桿件所採用的最大板件厚度50mm,最大長度44m,最大安裝吊重80t。

4)主桁節點
主桁節點除中間支承節點(E15)採用整體節點外,其餘均採用拼裝式節點。節點板最大厚度80mm(E15節點),最大規格為5570mm ×7620mm(E18節點)。

5)橋面系
上、下層橋面採用正交異性鋼橋面板,橋面板厚16mm,採用“U”形閉口肋,沿縱橋向設定橫隔板,其間距不大於3m,在主桁節點處設定一道橫樑。上層橋面沿橫橋向布置6道縱梁,下層橋面每側布置2道縱梁,中間採用縱、橫樑體系,其橫樑與兩側鋼橋面板橫樑共為一體。共設定兩組輕軌縱梁,其中心距為4.2m,每組輕軌縱梁由兩片組成,通過平聯和橫聯連為一體,縱梁端部通過魚形板和連線角鋼與橫樑連線,輕軌縱樑上設定木質橋枕和60kg/m鋼軌。上層橋面在主桁節點外側設定人行道托架,上置“n”形正交異性鋼人行道板。

6)平縱聯
下層橋面平縱聯為交叉型設定,桿件採用焊接工形構件,橫樑作為下平聯撐桿。拱肋上、下弦平縱聯採用菱形桁式,加勁弦平縱聯採用“K”形桁式。由於相鄰節間存在一定的夾角,平聯節點板採用彎折方式進行過渡。

7)橫聯與橋門架
主桁拱肋每兩個節間設定一副桁架式橫聯,位於拱肋上下平縱聯“M”字形心處;加勁腿區段每個節間均設定一副桁架式橫聯。中間支點處設桁架式橋門架,邊支點AI~E1和E18~E19等處均設板式橋門架,E19一E20處設定桁架式橋門架。

8)高強度螺栓連線
主桁構件採用M30高強度螺栓,Ø33mm栓孔,設計有效預拉力為360kN;橋面系、聯結系採用M24、M22高強度螺栓,分別為Ø26mm、Ø24mm栓孔,設計有效預拉力240kN、200kN。摩擦面抗滑移係數按照,f= 0.45計。

9)主桁安裝
邊跨採用平衡重輔以臨時墩半伸臂架設。起步段(前兩節間)利用邊墩旁塔吊在膺架上架設,同時架設兩個臨時節間,與前兩節間共長48m以載入配重平衡懸臂端。然後在鋼樑上弦拼裝拱上爬行架梁吊機,並在離邊墩36m、50m、80m處設定臨時墩。利用拱上爬行架梁吊機懸臂架設至主墩,與此同時在平衡節間載入適當配重。
中跨採用平衡重輔以斜拉扣掛系統全伸臂架設。先主拱架設至合龍後再進行中間梁系架設。中跨安裝時鋼樑先整體安裝至108m,隨後僅架設拱肋桁及吊桿至跨中合龍。斜拉扣掛系統塔架高98.07m,共設定兩層拉索。中跨鋼樑懸臂架設至168m時,掛設內索並初張拉,繼續架設鋼樑至240m,掛設外索、初張拉、架設鋼樑,最後進行跨中合龍。鋼樑懸臂架設同時在平衡節間載入適當配重。跨中合龍後,安裝臨時系桿並張拉,完成結構體系轉換,然後逆序斜拉扣掛系統及拱上爬行架梁吊機。再利用橋面吊機在上層橋面行走,逐節間安裝上下層系桿及上層橋面橫樑直至跨中合龍。系桿合攏後拆除臨時系桿,然後橋面吊機後撤同時安裝下層橋面橫樑、平聯、輕軌縱梁和上下層橋面板直至完成。主體結構安裝完成後安裝並張拉輔助系索。全橋附屬結構,橋面鋪裝等完成後,輔助系索及吊桿進行全面調索並達到設計要求。

主要技術點和創新點

(1)首次推出主跨552m的公軌兩用飛燕式多肋鋼桁架中層式拱橋,跨徑居世界同類橋樑之最。
(2)主桁結構中支點採用支座,使得大橋結構體系在外部為三跨連續梁受力體系。
(3)重慶朝天門長江大橋採用雙層交通,軌道交通與汽車的通道上下分離,互不干擾。為了保證軌道交通乘客過江時有較好的視覺感受和舒適性感,取消桁架斜腹桿。
(4)成功研製並套用於朝天門長江大橋的世界上最大噸位145 000kN抗震支座。
(5)整個大橋主桁構造除E15採用整體節點外,其餘均採用拼裝式節點,方便施工。
(6)採用鋼結構系桿和預應力系桿相結合的方式,鋼結構系桿構造上同時作為鋼桁梁的一部分,其平面與主桁拱平面重合,系桿與主桁拱間的連線構造簡單,力明確。
(7)本橋採用架梁吊機、斜拉扣掛技術,結合抬梁體標高使主橋轉動的思路,實現先拱後梁零應力合龍模式,為世界首例,成橋線形易於保證。

重慶境內的長江大橋

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