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东北林业大学 桥梁概念设计作业报告

来源:九壹网
 桥梁概念设计 作业报告1

作业题目: 目前按跨径排名前十的斜拉桥 专业班级: 组员信息:

二 零 一 六 年 十 月

桥梁概念设计 作业报告1

前言

斜拉桥(cable stayed bridge)又称斜张桥,是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小,降低建筑高度,减轻了结构重量,节省了材料。

桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车,而是其自重,主要是主梁。以一个索塔为例,索塔的两侧是对称的斜拉索,通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。假设索塔两侧只有两根斜拉索,左右对称各一条,这两根斜拉索受到主梁的重力作用,对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力,根据受力分析,左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力;同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力;由于这两个力是对称的,所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了, 最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力,这样,力又传给索塔下面的桥墩了。斜拉索数量再多,道理也是一样的。之所以要很多条,那是为了分散主梁给斜拉索的力而已。

斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥的跨越能力更大,是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥是1955年德国DEMAG公司在瑞典修建的主跨为182.6米的斯特伦松德(Stromsund)桥。

斜拉桥是一种自锚式体系,斜拉索的水平力由梁承受。梁除了支承在墩台上外,还支承在由塔柱引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。斜拉索仍以传统的平行镀锌钢丝、冷铸锚头为主。钢绞线斜拉索在汕头石大桥采用。钢绞线用于斜拉索,无疑使施工操作简单化,但外包PE的工艺还有待研究。

一般说,斜拉桥跨径300~1000米是合适的,在这一跨径范围,斜拉桥与悬索桥相比,斜拉桥有较明显优势。德国著名桥梁专家F.leonhardt认为,即使跨径1400米的斜拉桥也比同等跨径悬索桥的高强钢丝节省二分之一,其造价低30%左右。

斜拉桥发展趋势:跨径会超过1000米;结构类型多样化、轻型化;加强斜拉索防腐保护的研究;注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。

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目录

1、俄罗斯岛大桥(1104m) ............................. 3 2、苏通大桥(1088m) ................................. 4 3、香港昂船洲大桥(1018m) ........................... 5 4、鄂东长江大桥(926m) .............................. 5 5、多多罗大桥(890m) ................................ 6 6、诺曼底大桥(856m) ................................ 7 7、九江长江公路大桥(818m) .......................... 8 8、荆岳长江大桥(816m) .............................. 9 9、韩国仁川大桥(800m) ............................. 10 10、厦漳大桥北汊桥(780m) .......................... 11

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一、俄罗斯岛大桥(Russky Island Bridge)

俄罗斯岛大桥是2012年俄罗斯新建成的跨海大桥,它中央跨度达1104米,总长度为3.1公里,是世界上最长的斜拉桥。2012年6月,俄罗斯总理梅德韦杰夫为该桥主持了开通仪式,并表示祝贺称,这座大桥将成为符拉迪沃斯托克的标志。

该桥的中心跨度――1104米,将创世界纪录。牵索长――580米,距水平面高度――70米,桥墩高度――324米。

大桥的斜拉索和主梁进行同步安装。共计130根斜拉索,最长斜拉索达483米。主梁的悬臂部分长度为852米,比桥梁总长(1104米)的75%还有略长。超过18000吨的钢结构安装到位加固桥梁。

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二、苏通长江公路大桥(Su Tong Yangtze River Highway Bridge)

苏通长江公路大桥简称苏通大桥,位于江苏省东南部,连接南通和苏州两市,西距江阴长江公路大桥82公里,东距长江入海口108公里。全长34.2公里,工程于2003年6月27日开工,于2008年6月30日建成通车。苏通大桥工程起于通启高速公路的小海互通立交,终于苏嘉杭高速公路董浜互通立交。路线全长33.21公里,主要由北岸接线工程、跨海大桥工程和南岸接线工程三部分组成。

l、跨江大桥工程:总长8206米,主桥采用100+100+300+1088+300+100+100(其中主桥长约1088米)=2088米的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。斜拉桥主孔跨度1088米,列世界第二;主塔高度300.4米,列世界第二;斜拉索的长度577米,列世界第一;群桩基础平面尺寸113.75米 X 48.1米,列世界第一。专用航道桥采用140+268+140=548米的T型刚构梁桥,为同类桥梁工程世界第二;南北引桥采用30、50、75米预应力混凝土连续梁桥;

2、北岸接线工程:路线总长15.1公里,设互通立交两处,主线收费站、服务区各一处;

3、南岸接线工程:路线总长9.1公里,设互通立交一处。苏通大桥全线采用双向六车道高速公路标准,计算行车速度南、北两岸接线为120公里/小时,跨江大桥为100公里/小时,全线桥涵设计荷载采用汽车一超20级,挂车一120。主桥通航净空高62米,宽891米,可满足5万吨级集装箱货轮和4.8万吨船队通航需要。全线共需钢材约25万吨,混凝土140万方,填方320万方,占用土地一万多亩,拆迁建筑物26万平米。工程总投资约64.5亿元,计划建设工期为六年。

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三、昂船洲大桥

昂船洲大桥全长1.6公里,为双向三线高架斜拉桥,是香港八号公路干线的主要组成部分。大桥由香港葵涌货运码头入口,横跨蓝巴勒海峡,向西伸延至青衣岛,主跨度为1018米 ,是世界上最长的斜拉桥之一。

昂船洲大桥全长1596米,主跨长度1018米,桥面距水面73.5米,不仅是全球第二长斜拉桥,而且是世界上最高的桥梁之一。桥下通航航道净宽900米,大型货船可由桥下顺利通过。

四、鄂东长江大桥

鄂东长江公路大桥起自黄冈浠水县,接黄梅至黄石高速高路,于浠水唐家湾附近跨越长江(即艾家湾桥位),止于黄石,接黄石至武汉高速公路。路线全长约15.149KM,其中大桥全长约6.3KM,主桥主跨为926米组合梁斜拉桥,居世界同类桥梁第二位,为湖北第一桥。新建接线长约4.9KM,改扩建路线长约4KM。

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五、多多罗大桥(Tatara Bridge)

多多罗大桥是位于日本濑户内海的斜拉桥,连接广岛县的生口岛及爱媛县的大三岛之间。大桥于1999年竣工,同年5月1日启用,最高桥塔224米钢塔,主跨长890米,是当时世界上最长的斜拉桥,连引道全长为1480米,四线行车,并设行人及自行车专用通道,属于日本国道317号的一部分。

多多罗大桥在抗风、抗震设计上要求很高。具体地说是抵抗像52m/s左右的暴风及最大级地震所设计的。此外,由于该桥两侧的边跨较短(分别为170m和270m),中间跨度较大(890m),故采用了边跨为预应力混凝土及中跨为钢桁的复合形式,以取得桥桁自重的平衡。多多罗大桥的总投资约11亿美元,因此在施工中对桥梁制作质量要求特别高,每完成一道小的工序都要接受甲方单位的测定和检查。为了准确地提供每一段钢桁的重量,该桥还要求进行重量的实测,而对于一般的工程,只要按设计计算书中所算出的钢重就行了,而不用考虑焊接及油漆等工序之后重量的变化。此外,主塔制造后的架设倾斜精度要求控制在l/5000以内。

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六、诺曼底大桥(Normandy Bridge)

诺曼底大桥,由M.Virlogeux设计,建于1994年。它是一座与当地景观完美协调的斜拉桥,以其细长的结构和典雅的造型而著称。诺曼底大桥被授予“20世纪世界最美的桥梁”。

主跨856米,为混合梁,其中624米为钢梁,其它为混凝土梁;边跨全部为混凝土梁,用顶推法施工。这是二十世纪桥梁建筑设计的典型例子。它是一座与当地景观完美协调的斜拉桥,以其细长的结构和典雅的造型而著称。它是建筑和艺术的成功结合,却没有多余的修饰。

它由33个部分组成。中间一部分是最后嵌进桥中,由下往上提升而成。桥的重量由2000千米长的钢绳支撑。两座混凝土桥塔高215米,耸立在相当于20层高楼的基座上。诺曼底桥的中央跨度为856,但这不包括靠近桥两端的引桥。桥的总长是2200米。全桥造价32亿法郎。主梁外形为扁平的梯形箱梁,采用悬臂法施工。下部为140米高的A形混凝土结构,其上部是用两个混凝土半圆壳体加以保护的矩形横断面钢塔,全部斜缆锚固在塔顶部的钢锚箱内。斜缆由平行钢丝索组成,最大直径16.8厘米,共184根。为避免索面内斜缆的振动,在每个索面内布置了4对直线连接索,在缆索下端安装了阻尼器。

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七、九江长江公路大桥

九江新长江大桥,即九江长江二桥。是福州至银川高速公路的重要组成部分,全长25.19公里,由赣鄂两省共建。跨长江大桥和南引道建设由江西省负责,全程17.004公里,其中跨长江大桥全长8462米,主桥长1405米、主跨跨径818米的双塔混合梁斜拉桥。该桥钢桥面采用环氧沥青铺装,铺装部分长1141米,面积为36500㎡,总铺装厚度为5.5厘米,分底、上两层施工。

本项目采用双向六车道高速公路标准建设,设计速度为100公里/小时,设计荷载采用汽车公路Ⅰ级。路基宽33.5米,主桥桥面宽38.9米,副孔、引桥桥面宽33.5米,主通航孔通航净宽不小于600米、净高不小于24米,设计荷载采用汽车公路Ⅰ级,桥梁结构设计基准期为100年,特大桥设计洪水频率为300年一遇,大、中、小桥及路基设计洪水频率为100年一遇。

九江长江公路大桥项目具有“三高一大”的显著特点: 一是技术含量高。大桥跨江部分桥体为双塔混合梁斜拉桥,主跨跨径818米,居世界已建和在建同类桥梁第六位。

二是环保压力大。大桥临近九江城区和庐山风景区,跨越水域众多,降噪环保、生态保护要求更高。尤其是大桥南塔位于九江永安大堤迎水面二坡道上,大堤安全倍受关注,环保、水保压力大。

三是协调工作复杂。本项目为江西、湖北两省共建,且我省负责建设的路段有4公里左右在湖北境内,涉及两省交通、水利、航道、海事、国土、环保等多个部门,涉及范围广、沟通部门多、协调难度大。

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八、荆岳长江大桥

荆岳长江(公路)大桥,桥址北岸位于湖北省监利白螺镇,南岸为湖南省岳阳市云溪区道仁矶镇,桥型为双塔钢箱梁斜拉桥,是首座连接湖北、湖南两省的长江大桥,于2006年11月动工。 荆岳长江大桥总长5400多米,总投资超过23亿元,采用南北双向六车道设计,其主跨孔长达816米,在同类桥梁中位列世界第六,是目前国内主跨孔最长的公路大桥。

其技术设计包括:

1.钢—混凝土混合主梁及其结合段、超宽度分离式边箱砼主梁、最大索力8900kN最大长度443米的斜拉索及其减震技术、267米高主塔及主塔钢锚梁、北塔基础直径33m的双钢围堰施工,南塔基础在揉皱破碎的地基上。

2.北滩桥主跨154米联长970米预应力混凝土连续梁桥的抗裂和耐久性技术。 3.高地震烈度区特大型主桥和北滩桥的抗震技术。 4.钢桥环氧沥青砼桥面铺装技术。

5.长江三峡工程蓄水对桥位河段的水文分析和对水域内桥梁施工的影响。

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九、韩国仁川大桥(SouthKorea Incheon Bridge)

韩国仁川大桥是韩国第二长的一座大桥,同时也是全球排名第8长的大桥。大桥于2005年7月动工兴建,总投入12700亿韩元,历时4年4个月竣工通车,2009年10月16日正式开通。

大桥由斜拉桥、引桥和高架桥组成,倒Y 字型钢筋混凝土主塔高238m,墩基采用钻孔桩基。该桥主跨800m,通航净空74m,建成后将成为世界第三大斜拉桥。另外,作为船舶防撞措施,针对主桥墩、辅助桥墩以及过渡桥墩专门设计了适合该桥的围箱式吸能装置。

仁川大桥的高度与首尔汝矣岛六三大厦相仿的两个斜拉桥主塔的间距为800米,桥下可双向行驶10万吨级船舶,且能承受秒速72米的强风和里氏7级地震。

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十、厦漳大桥北汊桥

厦漳跨海大桥起于在建的厦门至成都国家高速公路(厦蓉高速公路)(漳州台商投资区海沧交界处)枢纽互通,经漳州台商投资区白礁跨九龙江经漳州海门岛,止于漳州龙海后宅,与招商局漳州开发区疏港一级公路和招银疏港高速公路相连接,跨海部分全部位于漳州境内,故又名环漳州湾跨海大桥。

大桥从北到南由北汊桥、海门岛立交及收费服务区、南汊桥、海平立交四大部分组成,大桥全长12.9千米,比海沧大桥长了近一倍,路线全长9.33千米,其中桥长约8.555千米,其中,北汊主桥为该项目的主体工程,桥长1290米,主跨780米。两端引桥长2.5千米,为双向6车道高速公路,设计时速100千米。大桥的设计充分考虑了厦门港船舶通行的需要,其中北汊净高53米,航道净宽≥140米,可通行3万吨级集装箱船;南汊净高近40米,航道净宽≥220米,可通行5000吨级船舶。

大桥主体部分为双塔斜拉桥,南汊为每跨70米的连续钢构。双向六车道,桥面行车道宽度为33米,海门岛到龙海岸桥梁外侧各设2.0米宽人行道,桥面宽37米。桥形为连续半漂浮体系双塔双索面斜拉桥,可满足三万吨级船舶安全通航,在同类型桥梁中居全国第六、世界第十,已成为漳州湾标志性建筑。

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