簡介
1994年為滿足日益增加的交通流量,大橋橋面從18米拓寬至27.2米,增加了2個非機動車道。重建原因
作為閩江南北交通的主通道之一,閩江大橋運營30年來,一直處於超負荷運營狀態。受當時建橋客觀情況及施工技術的影響,加上多年超負荷運轉和水文情況的變化,大橋目前存在較嚴重的病害,橋樑水中承台及部分樁基存在不同程度的損壞。自1999年發現病害以來,市委市政府高度重視,大橋實行了交通管制,限載限速,僅允許小汽車通行;同時有關部門對橋面沉降進行24小時監測,還多次邀請國內知名橋樑專家進行會診。考慮到大橋建設時間早,設計荷載標準低,無抗震設防,即使加固仍達不到原設計標準及四級航道標準,更滿足不了現行城市橋樑規範要求和城市“東擴南進”的發展需要,因此大橋拆除重建十分必要。
重建
根據福州市總體規劃, 六一路閩江大橋重建工程設計範圍北起台江路,南至觀海路,工程包括主橋、南北引橋、南北接線及橋北台江路立交改建工程。新橋樑性質為城市橋樑,擬採用46米+75米+80米+75米+46米預應力砼連續箱梁平交方案,大橋兩端分別與江濱大道及南江濱大道平交,橋樑全長322米,橋面總寬度31米,主橋按近期四車道設計,兩側分別設非機動車道和人行道,預留遠期改非機動車道為機動車道後的六車道橋面。設計荷載為城—A級;設計行車速度為50公里/小時。工程基本造價為7329萬元。於2003年10月動工。由主橋、南引橋道及南岸過街天橋組成,全長500米,主橋長322米,橋面標準寬31米,設計行車速度為50公里/小時,橋下設計為四級通航標準。為提高橋樑南北岸交叉口的通行能力,北岸還增加了兩個機動車道,南岸引道兩側則建設了閘道和過街天橋,避免行人和機動車在環島處混行,影響交通。於2005年1月18日竣工通車。
青州閩江大橋
位於福州市馬尾區青州路及長樂縣籌東村之間,是福州長樂國際機場連線福州市區的專用通道上跨越閩江的交通工程,目前已成為同三線國道的組成部分。這一重大工程對福建省改革開放、發展經濟、對台交流有著巨大的促進作用。 今年即將建成的青州閩江大橋是一座主跨為605m的雙塔雙索麵疊合梁 斜拉橋,其跨度在同類型 橋樑中列世界第一。橋寬29m,主梁採用工字型邊梁與預應力混凝土橋面板疊合斷面。A字型橋塔高175m。空間索麵、樑上索距為13.5m。 閩江大橋 本數據來源於百度地圖,最終結果以百度地圖數據為準。
由於大橋地處福州沿海地區,這一地區每年都會遭受到颱風的侵襲。按照當地氣象部門提供的風速資料以及我國交通部頒發的《橋規》。福州地區基本風速為33.4m/s,換算到橋面高度的設計基準風速為46.3m/s,顫振檢驗風速為70m/s。要求還是比較高的。因此,大橋設計方案成功與否的關鍵技術問題之一就是大橋的抗風穩定性能是否有保證。
青州閩江大橋方案的可行性研究開始於1993年。這第一輪的 斜拉橋方案研究包括605m主跨、閉口鋼箱梁和分離邊鋼箱疊合梁的比選以及採用閉口鋼箱梁主梁、主跨為685m 斜拉橋動力特性的分析比較。
第二輪 斜拉橋方案的最佳化設計是在1998年第一季度。針對選定的疊合梁主梁形式進行了6個斷面方案12種組合的對比試驗。
第三輪 斜拉橋方案的設計調整是在1998年第三季度至1999年第二季度。由於有第二輪方案仔細比選的基礎,對二次重大調整的方案進行了有目的的試驗研究。最後通過全橋氣彈模型風洞試驗再對節段模型試驗的結果進行了確認,提出了建議。
二、方案的演變和結構動力特性的比較
設計方案的演變主要體現在:①主梁的斷面形式由最早的閉口鋼箱梁,漸變成帶兩個分離鋼箱的疊合梁,最後採用帶兩極工字型邊梁的疊合梁。②主梁的寬度由原先的23.5m,經過25.5m直達29.0m。②樑上索距由原來的16m縮短到9m,再恢復到16m,最後調整為13.5m。
先後採用了線性空間有限元動力分析程式和美國AnsyS軟體公司授權的結構分析軟體包對大橋各方案的結構動力特性進行了計算分析。為提高分析的精度,主梁均採用了”三梁式”計算模型,計入了約束扭轉剛度對結構扭轉頻率的影響。
主梁選用不同的閉口鋼箱梁、分離邊箱疊合梁、工字型梁疊合梁斷面型式,結構的一階對稱扭轉頻率分別為0.8692Hz,0.593llHz和0.5346Hz。工字邊梁疊合梁方案的扭轉基頻比閉口鋼箱梁低了39%。可以預計與扭轉頻率密切相關的顫振臨界風速會隨之降低,這一變化對結構的抗風穩定性能影響很大,需引起特別關注;一階對稱豎向頻率的變化從 0.28Hz降到 0.21Hz左右,減小約 25%;由於橋寬的增加,一階對稱側向彎曲頻率從0.18Hz增大到0.21Hz,增幅14%。
三、抗風穩定性試驗的全過程及結果分析
抗風穩定性試驗採用彈簧懸掛二元剛體節段模型先後在本實驗室TJ-1號和TJ-2號邊界層風洞內進行。風洞試驗尺寸分別為 1.2m(寬) X1.8m(高) X 18m(長)、3m(寬) X2.5m(高) X 15m(長)。空風洞試驗風速範圍分別為 0.5~32m/s和 0.5~68m/s,連續可調。選取的幾何縮尺比分別為1:65和1:50。在模型的兩端設定了二元端板,試驗裝置具有改變模型與來流之間相對攻角的變換機構。
彈簧懸掛二元剛體節段模型風洞試驗除了要求模型與實橋之間滿足幾何外形相似外,原則上還應滿足彈性參數、慣性參數、阻尼參數三組無量綱參數的一致性條件。試驗彈性參數對成橋運營狀態模擬了一階對稱扭轉和一階對稱豎向彎曲振動。為了考慮全橋振動效應,模型的質量系統採用了等效質量和等效質量慣性矩[2」。模型系統的阻尼比豎向彎曲運動為0.2%,扭轉運動力0.3%左右。
試驗在均勻流場中進行,攻角範圍取十3°~-3°,約束條件採用豎向彎曲和扭轉兩個自由度耦合的方式,抗風穩定性試驗工況合計五十多個。試驗給出了成橋運營狀態風速與氣動阻尼比的關係曲線。假設疊合梁結構的阻尼比為1%,由該曲線可以得到各攻角下對應的顫振臨界風速值。各階段所有方案成橋運營狀態的顫振臨界風速值匯總可以看出:
(1)閉口鋼箱梁斷面結構的顫振臨界風速遠高於疊合梁斷面。
(2)本橋採用疊合梁斷面(分離邊箱梁或工字邊梁)倘若不採取任何氣動抗風措施,則不能滿足大橋抗風穩定性的要求。
(3)增設導流板的比選試驗得到明確的結論,在本橋主梁斷面(工字型邊梁疊合梁)上採用這種氣動措施效果良好,顫振臨界風速會有很大的提高,從而改善結構的抗風穩定性能。
(4)氣動措施的最佳化試驗結果得到了全橋氣彈模型的確認,即在主梁斷面兩側增設DLI型導流板(寬lm,高lm)後,大橋就能滿足抗風穩定性的要求。