道桥专业知识解读及分析-旧金山金门大桥

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业美国金门大桥the Golden Gate Bridge简介金门大桥是美国旧金山的地表它跨越联接旧金山湾和太平洋的金门还向，南端连接旧金山的北端，北端接通加州的马林县。大桥于1933年1月5日开始施工，1937年4月完工，同年5月27日对外开放予行人。斯特劳斯在南桥墩浇筑混凝土之前放入了一块取自他的母校俄亥俄州辛辛那提大学的砖头。建造资金旧金山地区的选民们以自己的住宅、农场和公司为抵押，发行了最初的3500万美元的工程债券。1977年，最后一笔债券被付清，其中3500万

2、美元的本金和3900万美元的利息全来自过桥费的收入。意外事故桥施工时的一项独特的设计是桥下有一个安全网。在20世纪30年代，桥梁建设者预计每建造成本的1万美元，1人死亡和建设者，预计35人死亡，而建筑金门大桥。 桥梁的安全创新之一是悬浮在地板下净。 净保存在施工期间，19个男人的生活，他们通常被称为“一半的成员地狱俱乐部。”享有盛名1957年之前金门大桥是世界上最长的悬索桥，两个桥墩在1964年之前拥有世界上悬索桥中最长的跨度。这两个桥墩直到不久之前还是世界上最高的悬索桥桥墩。工程概况地点：旧金山，美国，加利福尼亚州，索萨利托 Completion Date: 1937 完成日期：1937年

3、Cost: $27 million 费用：2700万美元 Length: 8,981 feetType: Suspension 类型：悬挂 Purpose: Roadway 目的：巷道 Materials: Steel, concrete 材料：钢筋，混凝土 Longest Single Span: 4,200 feetEngineer(s): Joseph B. Strauss 工程师（S）：约瑟夫B施特劳斯跨越金门海峡经纬度374911N 1222843W维护单位金门大桥管理局 1通车日期1937年5月27日年平均日交通流量100,0001承载101号美国国道1号加州州道：6线道、人行道、

4、与自行车道技术数据桥梁形式悬吊桥与钢桁架拱桥总长度2,737米（8,980英尺）宽度27米（90英尺）最大高度227米（745英尺）最大跨距1,280米（4,200英尺）1桥面净空在收费站为4.3米（14英尺）桥下净空67米（220英尺）至平均高水位连接 旧金山半岛北部与马林县南部主桥为345m+1280m+345m三跨连续钢桁架悬索桥关于悬索桥悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊体系。成桥时，主要由主缆和主塔承受结构自重，加劲梁受力由施工方法决定。成桥后，结构共同承受外荷作用，受力按刚度分配。主缆是结构体系中主要承重构件，主要承受拉力作用。主缆通过自身弹性变形和

5、几何形状的改变来影响体系平衡，这是悬索桥区别于其它桥梁结构重要特征之一。主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件，在恒载作用下，以轴向受压为主；在活载作用下，以压弯为主，呈梁柱构件特征。加劲梁主要承受弯曲内力。加劲梁的弯曲内力主要来自结构二期恒载和活载。大跨度悬索桥加劲梁的挠度是从属于主缆的，随着跨度的增大，加劲梁的功能退化为将活载传至主缆，其自身抗弯刚度对结构刚度的影响也逐渐减小。吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，是连系加劲梁和主缆的纽带，承受轴向拉力。锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基，通常采用重力式锚和隧道式锚。重力式锚用自重抵抗主缆的垂直分力，用锚底摩阻力或嵌

6、固阻力来抵抗主缆水平力。隧道锚则直接将主缆拉力传给周围基岩。纵观悬索桥尤其是现代悬索桥的发展过程，可以看到，现代悬索桥的跨径越来越大，从几十米发展到近2000m；加劲梁高跨比越来越小，从1/40下降到1/300；主缆等主要承重构件的安全系数取值越来越低，从4.0左右下降到2.0左右，这就要求在设计悬索桥时，要精确合理地确定悬索桥成桥状态内力与构形；合理确定悬索桥施工阶段的受力状态与构形，以期在成桥时满足设计要求；精确分析悬索桥在活载及其它附加荷载作用下的静力响应。悬索桥：强制 In all suspension bridges, the roadway hangs from massive ,

7、 which are draped over two and secured into solid blocks, called anchorages, on both ends of the bridge.在所有的吊桥，巷道挂起，这是披在两 ，担保成坚实的块，称为锚碇上桥的两端，从巨大的 。 The cars push down on the roadway, but because the roadway is suspended, the cables transfer the into in the two towers.车倒推的巷道，但因为巷道被暂停，电缆的转移到在两塔。 The t

8、wo towers support most of the bridges weight.两塔支持大部分桥梁的重量。 受拉构件受力特点：屋架的弦杆、腹杆、池壁、拉索和吊杆等。设计内容：强度和抗裂度金门大桥的受力构件为上杆和吊杆 金门大桥及其复杂的地理环境断层线 加州的不祥之圣安地列斯断层斜线通过海湾地区从北到南，通过短距离金门出海。雾约束和冷 在夏季，金门经常笼罩在寒冷，阴沉的雾，通过两岸飙升，最大和最低的差距在沿海的范围内。 寒冷的海水和潮湿的空气似地不可预知的交织与大风合作，并可能导致空气温度下降多达30度，在几个小时内。潮汐潮汐作用产生的平均流量为每秒水（约3-1/2倍量水密西西比河转储

9、到墨西哥湾），230万立方英尺。 在金门范围内的水流从4-1/2至7-1/2节。 当工人有潜水地表以下90英尺深，喧嚣的潮汐和电流限制在水下工作时间。狂风暴雨无法测量当桥是在1937年完成后，没有人完全知道它是如何在最极端的条件下执行。 莱昂Moisseiff工作与Bridge理论家， 查尔斯埃利斯预期的桥梁上的每一个可能的力量，并据此设计。 然而，一些事情被这样一个狭长的跨度风的影响，例如 - 无法预测。 风速仪和加速度计分别置于记录风速，风角，跨度运动。 只有时间会告诉如何去做桥。持久的结构 1951年12月带来了另一个测试，设置结构荡漾再次严重的风暴。 这一次，投资钢梁3.5万美元，变硬

10、，并添加支持巷道桥梁官员回应。这是只有两个主要的修改在其第一六十年的桥梁之一。另一个是在1970年更换腐蚀吊杆绳。考虑到它所代表的恶劣环境中，桥的表现令人钦佩。金门大桥技术特点加劲梁高跨比减小到1/168的金门大桥的建成，奠定了美国风格悬索桥的地位。其主要特点为：（1）主缆采用AS法架设；（2）加劲梁采用非连续的钢桁梁，适应双层桥面，并在桥塔处设有伸缩缝；（3）桥塔采用铆接或栓接钢结构；（4）吊索采用竖直的4股骑跨式；（5）索夹分为左右两半，在其上下采用水平高强螺栓紧固；（6）鞍座采用大型铸钢件；（7）桥面板采用RC构件；桥墩南部的桥墩不得不建在距岸边1100英尺（一英尺=2.54厘米）的地方

11、。凶猛的海浪，阵阵大风和大雾导致了工程延期。脚手架刚刚完成就遭到了货船的撞击，经过修理后，暴风有带走了800英尺处的一部分脚手架。南部的桥墩要装进立方码的混凝土（1码=0.9144米），为了提供一个能够支撑其南桥墩的基础，架基础延伸进岩床20英尺。 图上的客船是耶鲁大学的“SS”号，它提供通宵服务，往返于旧金山和洛杉矶之间，离开海湾后，它之通常粗略的访问经过的海岸。大桥的设计工作保留了旧堡点（堡垒，炮台），但并非没有人反对。有人希望摧毁掉旧堡点，声称它会破坏桥梁的风景。堡垒现在是一个热门景点。北码头建在基岩水20英尺以下，但在南部的旧金山方面，施特劳斯建立在开放的海洋，地表以下100英尺的码头

12、。他建立了一个巨大的水紧 cofferdam围堰，数百吨的混凝土泵大到足以附上一个足球场。工人将竖立在中间的门码头出超过1100英尺-有史以来在开放的海洋建造的第一座桥梁支持。首席工程师约瑟夫斯特劳斯的大胆计划要求工人先建立一个巨大的挡泥板保护泊船码头。挡泥板会附上一个橄榄球场大小的区域，从水抽出。混凝土塔的基础上，将下岗内。一旦完成，这是水抽回到挡泥板以加强当前的40英尺厚的的混凝土墙的坚固。90英尺深潜水员是该计划的关键。 他们将导梁，板，管爆破和40吨钢形式进入位置，并确保他们所有的努力以避免被横扫在当前。 工人通过爆破管拍摄定时黑火药弹到基岩深处，这种力量可以将几十条鱼泼出水面到南岸。

13、 潜水员有时深达90英尺以下的表面，以去除引爆碎片冒险。 他们平滑的地板的表面，使用水下施加500磅压力的液压软管。为了增加难度，潜水员盲目工作，被迫去感受他们的方式，由于阴暗的水，快速变化的电流和笨重的潜水服。 挡泥板内的工作是最危险的。在任何时候，它的墙壁倒塌接触失去了一只流浪的船在迷雾中，或从电流施加的巨大压力。门的变化的电流只有给予工人狭窄的潜水时间窗口。男子被限制为二十分钟，每天四个时段淹没。 桥塔结构塔高出水面227米，门字巨型钢塔，两塔的塔柱之间由桁架板连接，塔竖立在巨大的混凝土墩上，是当时世界最高的桥塔，桥面下横向支撑由对角桁架提供，桥面上横向支撑由4块桁架板提供。塔 6 fe

14、et (227 m) above the water 水面以上 00 feet (152 m) above the roadway746英尺（227米） 00 feet (152 m) above the roadway 巷道以上500英尺（152米） 每条腿33 54英尺（10 16米） Towers weigh 44,000 tons each (40,200,000 kg).塔重达44,000吨 图3 桥塔立面图 (单位：英尺) 大约有60万铆钉/塔v 注桥塔防震挡板的装置 铁塔耸立在大桥南北两侧，高342米，其中高出水面部分为227米，每根钢索重6412公吨，由27000根钢丝绞成。相

15、当于一座70层高的建筑物。塔的顶端用两根直径各为92.7厘米、重2.45万吨的钢缆相连，钢缆中点下垂，几乎接近桥身，钢缆和桥身之间用一根根细钢绳连接起来。钢缆两端伸延到岸上锚定于岩石中。大桥桥体凭借桥两侧两根钢缆所产生的巨大拉力高悬在半空之中。钢塔之间的大桥跨度达1280米，为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大之一。从海面到桥中心部的高度约60米，又宽又高，所以即使涨潮时，大型船只也能畅通无阻。锚碇的施工 施特劳斯使用多个万吨混凝土构建的锚碇支持塔悬索桥的锚碇是支承主缆的重要结构之一。大跨悬索桥的锚碇由锚块、基础、主缆的锚世纪固定装置、散索鞍支墩等部分组成。锚碇一般是大体积混凝土结构，施工中要对

16、锚块进行平面分仓和竖向分层。施工时按照一定的施工计划分期分层进行浇筑和养护。主缆主缆施工采用的是平行钢丝绳施工，它的创新之处可以使任何长度和厚度的细钢丝通过液压千斤顶后捆绑成任意长的钢绞线，满足建设大跨度桥梁的要求，主缆将所有荷载传到主塔上，如右图所示，每根主缆由27572股钢绞线组成，直径为0.92m,为当时最大的钢绞线，主缆长度约2334 m，铆钉大约有个。 金门大桥有两个主要的电缆。每7,650个英尺长，包含27572镀锌钢丝捆绑成61股。.在两个主缆使用的导线总长度80000公里。 两个巨大的主缆高度超过746英尺高的塔顶部的。主缆作为“衣架”垂直吊杆的绳索，这反过来，保持桥的巷道。每

17、个主缆直径，包括其外观线环绕，是36和3 / 8英寸，每个主缆是7,650个英尺长。在两个主缆使用的导线总长度80000公里。.每个主缆包含27572镀锌钢丝捆绑成61股，每个包含454线。的主缆，吊杆垂直电缆及附件的总重量为24,500吨。主缆可以构建之前，为增加安全性和可操作性，建立了工作平台的工人挂下，主缆然后将剥离的面积 注右图为在主缆施工的第一步是“footwalk”这是直接悬浮在其中的主缆左图为主电缆绘画工作将采取“帐篷状”遏制地区内的地方。这是一个遏制在围绕着主缆的位置侧视示意图 。 主缆架设方法 架设主缆：猫道架设完成后，就可在猫道上开始架设主缆。方法有空中编缆法（AS法）和预

18、制丝股法（PS法）。至今我国所建的大跨度悬索桥都采用PS法架设，其主要工序为：丝股牵引架设：利用拽拉设施将预制丝股通过猫道拽拉架设；索股提升横移和入鞍：牵引结束后，将索股从滚轮上提起，并横移至鞍座上方，整形后入鞍；索股垂度的调整：晚上气温稳定时进行索股垂度的调整，即对基准丝股的跨中绝对标高和非基准丝股的跨中相对标高进行控制调整，锚固。紧缆作业：在主缆丝股架设完毕后，接下来的工作是紧缆，其目的是为了使主缆压紧成原形，达到设计要求的空隙率，以满足安装索夹和以后的长期防护。紧缆过程有初紧缆和正式紧缆两阶段。在温度稳定的夜晚进行预紧缆作业，利用千斤顶对主缆进行初整圆，每间距5m用临时钢带捆扎。预紧缆作业完成后由低处向高处（由跨中向