大跨预应力溷凝土桁架桥梁-大跨预应力溷凝土桥梁PPt-DYL.pptx

制作人制作人：D Y LD Y L 桁架桥 桁架桥概念 桁架桥组成 桁架桥结构分类 桁架桥优点 我国的桁架桥 朝天门大桥 江界河大桥 钢桁架桥的特点 桁架概念： 【truss bridge】 指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。 桁架组成: 桁架桥一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系 组成。在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆 的杆件叫腹杆，按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与腹杆所在的平面就叫主 桁平面。大跨度桥架的桥高沿跨径方向变化，形成曲弦桁架；中、小跨度采用不变的桁 高，即所谓平弦桁架或直弦桁架。 桁架结构分类： 桁架结构可以形成梁式、拱式桥，也可以作为缆索支撑体系桥梁中的主梁(或加劲 梁)。桁架桥梁绝大多数采用钢材修建，亦有采用预应力混凝土修建的例子。 桁架是平面结构中受力最合理的形式之一。桁架桥与其他桥型相比,具有自重小,结构轻 巧、造型简洁,由上弦、腹杆和下弦组成的桁片,各杆件共同受力,有效地利用材料、便于 节段拼装和施工快捷等优点。 悬索桥以受拉为主，拱桥以受压为主，桁架桥为拉、压力相平衡的形式。桁架的拉、压 和腹部支撑都为杆件形式，杆件的自重小，桥梁的自重轻，跨越能力大。在更大跨的悬 索施工中，应用良好，例如：日本的明石海峡大桥。 同时，大跨径桁架桥的桁架高度都很大，造势气势雄伟，外形轻巧，安全稳定，具有独 特的美感。 桁架的优点桁架的优点 我国比较有名的桁架桥梁有：钱塘江大桥、武汉长江大桥(三联3128m连续钢桁 梁，1957年，为“万里长江第一桥”)、南京长江大桥(三联3160m连续钢桁梁， 1969年)、九江长江大桥(180m+260m+160m梁拱组合体系，1993年)、芜湖长江大桥 (180m+312m+180m钢桁斜拉桥，1999年)和香港青马大桥(主跨1377m钢桁加劲梁悬 索桥，1997年)，目前我国修建的重庆朝天门大桥为190m+552m+190m钢桁拱桥， 是世界最大跨径拱桥。桁架桥为空腹结构，因而对双层桥面有很好的适应性，以上列 举的几座桥均布置为双层桥面。 我国桁架桥发展历程 钱塘江大桥钱塘江大桥 1)钱塘江大桥是我国自行设计建成的一座现代化公铁两用 桥梁，正桥全长1072m，由16孔跨径为56.84m及2孔14.63m 上承板梁组成，茅以升任钱塘江大桥工处长，罗英任总工程师 ，但各主要工程，还是由各洋行承包。 钱塘江大桥钱塘江大桥 武汉长江大桥武汉长江大桥 2）武汉长江大桥，建成于1957年，是我国 第一座长江大桥，结束了我国万里长江无桥 的状况，又标志着我国修建大跨度钢桥的技 术水平达到了新的起点。大桥正桥为三联 3128m连续钢桁架梁，公铁两用，包括引 桥在内，铁路全长6772m，公路桥梁为 4589m。 武汉长江大桥武汉长江大桥 南京长江大桥南京长江大桥 3）南京长江大桥，是1958年规划兴建，1968 年建成。正桥全长1576m，计10孔，3联 3160m连续钢桁梁桥加一孔128m简支梁，钢 材为屈服强度350MPa低合金钢。 该桥钢材是在新中国成立后不久，国家经济薄 弱，钢材产量很低，制造设备严重缺乏的情况 下为本桥开发的。 日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥 4）1998年4月5日，世界上目前最长的吊桥 日本明石海峡大桥正式通车。大桥坐落在日本神 户市与淡路岛之间(东经135度01分，北纬34度36 分），全长3911米，主桥墩跨度1991米。两座主 桥墩海拔297米，基础直径80米，水中部分高60 米。两条主钢缆每条约4000米，直径1.12米，由 290根细钢缆组成，重约5万吨。大桥于1988年5 月动工。1998年3月竣工。 明石海峡大桥首次采 用1800MP级超高强钢丝，使主缆直径缩小并简 化了连接构造，首创悬索桥主缆，这也是第一座 用顶推法施工的跨谷斜拉桥，由著名的法国埃菲 尔集团公司承建。 日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥 钢桁架桥的主要特点及使用范围 钢材是抗拉、抗压和抗剪强度均较高的匀质材料，因此钢桥具有很大的跨越能力，且结 构可设计得相对比较纤细。 钢桥的构件适合用工业化方法制造，便于运输，工地安装速度快，因此施工工期较短。 钢桥在受到破坏后，易于修复和更换，适宜于战备和灾害恢复的快速抢修。 钢桥易于腐蚀，因此需要经常检查和定期喷涂防腐涂料，近年来虽然研究出了一些长效 的涂料，但价格也比较昂贵，因此钢桥的养护费用比其他桥梁较高。 钢桁架桥的悬臂拼装施工 钢桁架桥的悬臂拼装施工，主要有下列程序：杆件地面预装、钢梁杆件悬臂 拼装、高强度螺栓施工、安装临时支撑装置、钢梁纵移和横移等。 朝天门大桥，于2009年4月25日正式通车。大桥只有两座主墩，主跨达552米， 比世界著名拱桥澳大利亚悉尼大桥的主跨还要长，成为“世界第一拱桥”。大 桥分为上下两层。上层为双向六车道，行人可经两侧人行道上桥；下层则是双向轻 轨轨道，并在两侧预留了2个车行道，可保证今后大桥车流量增大时的需求。 著名的“悉尼大桥”曾是“世界第一拱桥”，不过，“世界第一拱桥”已经易主重庆朝 天门长江大桥，它的钢拱桥主跨552米，比“悉尼大桥”还要长近50米。除此之外，重 庆交通科研设计院副院长王复敏透露，朝天门大桥4个支座的球面可在一定范围内扭 曲、旋转，抵抗大桥因地震、颠簸、大风、洪水等引起的外力，确保大桥100年寿命 ，大桥还通过了苛刻的超声波探伤检查，能承载14500吨重量，居世界第一；公轨两 用、先拱后梁施工难度世界第一。 朝天门大桥 朝天门大桥，09年4月29日正式通车。 大桥连接解放碑、江北城、弹子石三大中央 商务区，大桥位置是在离朝天门还有1.7公 里的溉澜溪青草坪。该桥方案最终选定了简 洁大气的钢桁架拱桥形式，大桥只有两座主 墩，主跨达552米，成为“世界第一拱桥” 。大桥分为上下两层。上层为双向六车道， 行人可经两侧人行道上桥；下层则是双向轻 轨轨道，并在两侧预留了2个车行道，可保 证今后大桥车流量增大时的需求。大桥西接 江北区五里店立交，东接南岸区渝黔高速公 路黄桷湾立交，全长1741米，是主城一条 东西向快速干道。 朝天门大桥 江界河大桥 大桥全长461米，宽13.4米，桥面至最低水面 263米，主孔跨径 330米。在同类桥梁中，江界 河大桥雄居世界第一，堪称天下第一桥。它的建 成，宣告了桁式桥梁新的世界纪录的诞生。 江界河大桥 1995年竣工的贵州江界河大桥位于贵州省 瓮安县境内，跨越乌江如图所示。主孔桥型 为预应力混凝土桁式组合桥，桥型布置、上 弦及桥面系构造如图所示。大桥全长461米 ，宽13.4米，桥面至最低水面263米，主孔 跨径330米。在同类桥梁中，江界河大桥雄 居世界第一，堪称天下第一桥。它的建成， 宣告了桁式桥梁新的世界纪录的诞生。 一、基本情况 1995年竣工的贵州江界河大桥位于贵州省瓮安县境内，跨越乌江如图所示。主孔桥 型为预应力混凝土桁式组合桥，桥型布置、上弦及桥面系构造如图所示。大桥全长 461米，宽13.4米，桥面至最低水面263米，主孔跨径330米。在同类桥梁中，江界河 大桥雄居世界第一，堪称天下第一桥。它的建成，宣告了桁式桥梁新的世界纪录的 诞生。 二、本桥主要技术标准如下： 孔跨布置：20m+25m+30m+330m+30m+20m，全长431m，主孔跨径330m，计算矢 跨比为1/6，计算矢高为55m，下弦拱轴线为二次抛物线； 三、施工工艺要点 全桥两岸边孔，除瓮安岸边孔三段采用现浇外，其余均采用预制吊装。 主孔采用析架伸臂法悬拼架设。悬拼工艺流程中最主要的是:按照设计的悬拼加载程 序，将预制构件安全、准确的吊运就位一一张拉预应力钢筋(丝)使构件稳定一一主 孔悬挂重量通过上弦和斜杆分别传至边孔各基础，借助于可靠的锚固，使基础和地基 牢固连接在一起。概括起来，悬拼工艺成功的三要素是:吊得起、拉得住、锚得稳。当 然，围绕这三个因素，有一系列的工艺，如:构件的预制一一脱模一一移运一一翻身一 一吊装一一横浪就位一一临时稳定一一构件接头处理一一张拉预应力钢筋一一移运吊 机一一连续悬拼一一体系转换等。其中每一步骤，都有相应的技术措施保证。 以下就悬拼工艺的关键技术:吊机系统设计、悬拼程序设计、预应力工艺设计和锚固设 计，分别加以介绍。 (一)、吊机系统 贵州省采用析架伸臂法架设大跨径桥梁的一个重大改进是不用传统的缆索吊机，而用 钢 人字桅杆作主要吊装工具。人字桅杆结构简单，起重量大，吊装运转安全可靠。 (二)、悬拼工艺 两岸边孔脚段，二段析片为预制吊装，每岸预制构件为12件。主孔朽片共分14段，半跨 7段，预制构件54件，全桥共108件(不含顶底板和横向联系)。每件预制构件重量控制在 120t以内。 主孔下弦顶底板为预制吊装。主、边孔上弦顶底板为现浇。 构件在两岸引道上预制。带节点的预制件采用卧式预制，不带节点的预制件采用立式预 制。构件用千斤顶顶起脱膜后，以专用托架移运至桅杆脚下，由桅杆翻身并吊运至设计位 置安装。 30m+28m+26m+22m+22m+74m+22m+22m+26m+28m +30m，其中74m为实腹段。上 弦在三、四节间之间断开，断点位置经过优化，断点至墩顶的悬臂长度为84m（悬臂 段长度与计算跨径之比为0.255），中间桁拱段长度为162m。 2.截面形式 本桥上构所有杆件均采用箱形截面，各种截面的面积比、刚度比经过优化确定。 上下弦及实腹段截面系先预制两边箱（桁片），吊装就位后再加盖顶、底板组成三 室箱。上弦杆为高2.2m、宽10.56m的单箱三室截面，其顶板既作承受局部荷载的单 向（桥面）板，有作为上弦杆的一部分参与纵向受力，设计成空心板，腹板呈工字 形，如图2所示。 3.节点构造 本桥采用以圆弧过渡的扩大空心节点。即各杆件边线交汇处一律以圆弧过渡，杆件 截面重叠部分不是全部填实，而是根据受力与设置预应力钢筋的需要，将腹杆、上 下弦杆内整个空间或者部分空间相互交叉重叠的大部分截面仍然全部挖空，如图3所 示。由节点光弹模型试验结果知，杆件交汇处局部应力集中现象严重，故增设较强 的倒角钢筋。 4.接头设计 本桥采用预制悬拼施工，除拱顶采用湿接头外，一律采用半干性街头，塔接台阶宽 30cm，杆件四周钢筋伸出，就位后电焊钢筋使其连通，产生的缝隙用钢板填塞，并 灌注环氧树脂砂浆，然后用混凝土封闭其开口，拱顶接头长1m，端头预埋钢板，以 便合龙时预压。 5.预应力体系设计 本桥上弦杆与斜杆为预应力构件，根据受理与施工需要，分为永久索和临时索，在 体系转换后，主孔断点至拱顶区段为压弯构件，故仅布置临时索。考虑到上弦预应 力钢筋在施工中需多次松张、接长、张拉的特点，采用32mmIV级高强粗钢筋和轧 丝锚；斜杆为一次吊装，不需接长，故采用245mm高强钢丝和弗式锚（锚固端用 墩头锚）。 江界河大桥施工合拢阶段 (三)、预应力工艺 本桥上弦和斜杆为预应力构件。根据悬拼施工上弦的预应力钢筋须多次松张、接长、 张拉的特点，采用业32mmw级高强粗钢筋。斜杆均为一次吊装，不需多次接长，故 采用24小smm高强钢丝。悬拼过程中，构件吊装就位(或现浇顶底板完成)后，上弦边 箱的预应力钢筋在锚固墙后进行张拉，中箱顶底板的预应力钢筋在桥台尾部进行张拉 ，并在构件前端重复张拉一次，以减少孔道摩擦损失。 斜杆的预应力钢索，除主孔四段斜杆采用下端张拉外，其余均在上端张拉。 实践表明，使用粗钢筋轧丝锚体系可以多次重复松张、接长、张拉，操作简便，能耐 锈蚀。这种体系适于逐段接长的施工工艺，以便结构体系转换成桥后，把多余的上弦 预应力钢筋拆下，移到他桥使用。但粗钢筋生产长度有限，目前最长为12m，需用套 筒接长，在构件上为接头开口较多，构造与处理较繁。与高强钢丝比较，粗钢筋强度 较低，用钢量较大。 本桥根据悬拼施工需要，上弦采用高强粗钢筋，斜杆采用高强钢丝，两种预应力体系 在本桥上同时使用，各自发挥其优点。 (四)、锚碗工艺 本桥在半跨最大悬臂阶段有56000KN的拉力通过上弦和14000KN的拉力通过斜杆传至 边孔，然后通过边孔上弦和斜杆分别传至桥台和腹杆基础。基础设计用抗倾覆和抗滑 动稳定性控制。倾覆力矩产生的上拔力由基础尾部竖直锚桩（桩径27.3cm，其内放 62mm组成的钢筋笼，浇筑C40混凝土）克服，滑动力由基础前方天然岩体抗剪强度 克服，如图4