武汉长江大桥

1、武汉长江大桥初步設計前的建議方案 解放前四十年間各方面提出的一些桥式建議方案，就其較有代表性者簡述如下： 1913年北京大学毕业班学生的建議方案桥跨較小，墩数較多，只留出很少数的大孔，通行排筏和大船。但由于水小时，航道需要在江水較深部份，水大时，又要避免流急部份，所以这种布置，不很适宜。此外，江心做很多桥墩，基础工程量很大，在設計中，也沒有能給以正确的估計。 1928年伪鉄道部美国顧問华德尔的建議方案 活动桥不能同时通車行船，在长江上建造的第一座桥梁，运輸任务很大，这种桥式，是并不适宜的。将公路鈇路放在同一层桥面，桥面离地面很高，引桥布置会很复杂，不能很好利用两岸的山丘地形，将增加許多不必耍的

2、工程 較近的建議方案，趋向于采用較长跨径的鋼梁。按国內工程单价，鋼料价格很高，这类布置，将会增加鋼材用量和总的投資款額。此外，这些方案还有些共同的缺点： 1)桥下净空，一般采用到88至45.7公尺，显然太高。 2)梁部結构缺乏一致性，杆件不能互換，尤其如中国桥梁公司建議的方案，在制造安装时，会增加很多的不便和費用。 3)对于国防耍求，如能否适应战时运輸的大量增长等方面的考虑，在方案中还不能体現出来。 4)每一建議所包括的方案，一般都在两个以下，沒有能够在同等的基础上，进行多方案的比較研究。 这些方案都是具有片面性的。 活动桥与固定桥当河道狹窄风浪很小，而通行的船只船身高大，速度限制到很慢，并由

3、于自动电气控制器操縱，每次开閉需时很短，这样为了避免在两岸修筑很长的引桥或大量填土，采用活动桥有它一定的优越性。但在武汉地区的长江上，水陆运輸均极繁忙，这种桥式是不适合的。 初步設計的方案比較初步設計，曾經参考苏联經驗，提出了一种活动桥方案。将活动孔設在高水位时的航道上，活动孔桥梁本身和設在下弦的公路桥面是固定的，仅仅悬挂在下弦节点的鈇路桥面是可以升降的，行船利用列車間隙进行，使水陆运輸的干扰减至最小限度。由于偏顧了运輸要求，經济意义不大。活动孔的孔径和位置对航运仍是一个巨大的障碍，影响了鈇路行車，增加了管理和营运困难，初步設計不予推荐。 各式鋼梁初步設計推荐的鋼梁方案为9孔127.04公尺跨

4、径的簡支梁。杆件类型相同，工厂制造簡单；用浮运法架梁，施工期限較連續梁可以縮短半年。多孔簡支梁的总重，較連續梁一般約增15%。 簡支梁結构簡单，适当地考虑細节，使构件可以互換，連續梁与簡支梁无大差别。 簡支梁用浮运法架設，可以較連續梁提早工期半年，并不是正确的估計。在长江大桥施工中，控制架梁速度的，是桥墩的完工日期，与用浮运或悬臂法架梁，关系不大。同时，长江两岸标高較梁底标高相差很大，施工組織設計，建議在岸上拼装鋼梁，拖上碼头，經临时塔架吊起鋼梁，放落到一粗很高的浮运船粗上，运到墩上就位。整个設备是复杂而費錢的。为了配合桥墩竣工日期，在高水位和低水位时都須浮运鋼梁，且汉阳岸第1孔下，冬季无水，

5、这些情况，都足以说明浮运法不特难以縮短工期，而且也不經济。技术設計确定的連續梁为适宜的型式，但同时还耍求修正初步設計的桁架結构。連續梁用料最省，宜于悬臂安装，此法經在大桥架梁过程中予以采用。曾經考虑过的悬臂梁方案，它的結构性質与連續梁近似，但因为桁架內存有連接鉸，从結构、营运、养护、經济等各方面来看，它就显得不能和連續梁相比了。由于一度建議大桥四个桥墩，設計为桩基础，其它为沉箱基础，考虑到桥墩不均勻沉陷的可能，所以再度提出了这种梁式，这在当时还是有一定理由的，以后，基础型式决定，这个方案也就随之而放弃。 初步設計的悬臂梁布置消灭了錨臂端的負反力，这是符合于近代設計的耍求的，但其本身还有某些存在

6、的問題。近代悬臂梁的設計，一般都此照連續梁的反弯点，設置中間鉸以划分悬臂及悬孔，如悬孔为710个大节間，悬臂长度就須約为23个大节間。这样悬臂端在活載下的挠度，对設計規程規定不得超过1/300悬臂长度的耍求，而还是比較容易保証行車的条件，也就自然較好，但初步設計中的布置，悬臂較长，故在計算挠度时，就发現不能适合規程的要求。当然，其他因素，如恒載活載的比例，桁架的高度等等，对挠度也有重大影响，但以后进行悬臂梁輪廓設計时，应考虑到挠度和伸臂长度的关系，并适时地加以检算。悬孔与悬臂，如用吊杆連接，結构細节較为复杂，并且还增加养护上的困难，初步設計，参考了苏联經驗，悬孔做成英正的簡支梁，一端为固定支座

7、，一端为活动支座，承托在悬臂端节点土。这样連接細节和水平联結系的布置，都可大大簡化。但悬臂端节点細节，参考苏联書籍，似仅仅适用于中跨度鋼梁；又在悬臂安装时，支座不适宜于传达內力，应当如何临时連接起来，也还沒有获得解决。 以上問題，在以后設計悬臂梁时，宜加以进一步的研究。鋼筋混凝土拱 鋼筋混凝土拱鋼筋混凝土拱會經一度被認为宜于采用的方案。它的优点：造价較低，可以全部使用国产材料，形式美 观。它的缺点：技术复杂，工期較长。最后权 衡得失，沒有予以推荐。就以下几点，加以补充說明。初步設計中，工程費用分析，鋼筋混凝土拱方案，仅为鋼梁方案的60%，是不很恰当的数据。根据苏联修建的經驗，一般为鋼梁造价的8

8、0%。还須指出，在形式問題土，在高水位时，由于拱脚被淹，鋼筋混凝土拱还是并不美观的。桥台基础及承台設計 1、2、3、4、5和8号墩位于石灰岩上，6号墩位于紧密的泥灰岩上，基础均建筑在直径1.55公尺的鋼筋混凝上管柱上，并通过管柱內部在岩盘上鑽孔，鑽孔內安設鋼筋骨架再灌注水下混凝土，与管柱連成整体。1号墩基础为19.88公尺9.60公尺的长方形，用管柱24根。其余2、3、4、5、6和8号六个桥墩的基础，均为圆形，其直径为1676公尺，每墩用管柱80或85根。7号墩位于破碎的炭質頁岩之上，采用直径55公分的旋制鋼筋混凝土管桩，用3045大气压的高压射水輔以錘击下沉作为基础。基础亦为圓形，但直径增至

9、2084公尺，以便布置管桩116根。1、3和4号墩，在設計时，考虑到施工期間，保留相当厚度的复盖层，不予扰动，故在結构形式上，屬于高管柱承台的类型。其余五个桥墩，假設在施工期間，复盖层将被冲刷或挖除，基础可以达到岩层，故均屬于低管柱或低桩承台的类型。三联連續鋼梁的固定支座系分設在2、5及8号墩上，因为这三个桥墩处的地質較为坚硬，并且都是低管柱承台，能够更好地承受巨大的制动力。例如5号墩管柱最大荷載，按縱向或横向分別計算时，均为879吨，如按两个方向合并計算时，則为934吨，增加約7%。但是，全部規定的附加力連同主力同时均以最大数值作用在桥墩土的或然率是非常小的，因此，在这种情况下是可以将設計安

10、全系数予以降低的。主桁內力計算計算方法采用的主桁是五次超靜定結构，有两个多余反力和三根贅杆。計算时，假設三孔連續梁的截面是常数，計算共支点反力，将主桁分解为两个斜杆系統，初步求出主桁构件的內力及截面，根据此項截面进一步进行精确的內力計算。一般的精确內力計算方法是按变形公式，計算五个未知內外力的影响綫，然后依次分析主杆內力;由于杆件众多，解析当然是比較繁复的。本桥鋼梁內力計算，先按五次超靜定結构，求出两个多余反力的影响綫。以后，视桁架为靜定結构，并且假定斜杆是两个系統組成的。 腹杆应力影响綫 鋼梁架設方法簡述 正桥鋼梁三联各为8孔等跨的平弦連續菱形桁架，每孔計算跨径为128公尺。桥址处水深流惫，

11、风力可达九級，右岸江底基本岩层土几无复盖层，一年中水位变化达工5至工8公尺，下弦杆中心标高离低水位数十公尺，而且航运頻繁，用滿布式贗架法或浮运法架設鋼梁，都是不适宜和不經济的。因此，利用連續梁結构的特性，鋼梁的架設用悬臂法进行設計。由于在架設过程中桁架支点附近产生較大的負力矩而需增加的額外材料，以及相邻各联間所需的临时联結杆件材料，二者約合鋼梁本身重量的6弘。上述支点附近弦杆的加固，是在技术設計中采用增加弦杆永久截面的办法予以解决的。至于临时联結杆件，則于架設完竣后拆下，并作为备品移交給接管单位。从下部建筑的預計开工竣工日期，桥梁工厂制造鋼梁的能力，以及圣桥竣工通車日期各方面来考虑，架梁工作宜从两岸分头进行。为了避免在連續梁中部合攏所造成技术上的困难和复杂性，确定从左岸向江心架設二联，从右岸向江心架設一联，而且左岸架梁工作应先于右岸4至6个月开始，使两岸架梁工作約可同时到达江心6号桥墩，以便全桥及早会合接通。 在計算內力时，因为恒載在每孔中差不多是均勻的，所以就假定两个斜杆系統平均受力。悬臂上吊机的荷載，在左联及中联，吊机主杆下的底座，系放置在单号节点上，因此也可以假定由两个斜杆系統平均分摊，如图1所示(在吊机移动时，也会发生一个斜杆系統受力的情况，但影响并不重)在右联双动瞬机主杆下的底座，系放置在双号节点附近，故假定仅由一个斜杆系統受力，如图2中实綫