Introduction to steel pylon hoisting of Taizhou Yangtze Bridge

Taizhou Yangtze River Bridge is the first three-pylon two-span suspension bridge in the world. The middle pylon adopts deep water caisson foundation. The superstructure of the middle pylon employs herringbone shape along the bridge, and portal shape in the transverse direction for the first time in China. In this paper, the basic construction procedure, equipment, construction steps, the key construction technologies and methods of steel pylon are introduced.

马鞍山长江公铁大桥Z3号桥塔施工关键技术

巢马城际铁路马鞍山长江公铁大桥主航道桥为(112+392+2×1120+392+112)m三塔钢桁梁斜拉桥,Z3号桥塔为超高多肢钢-混组合塔,高308 m。上塔柱钢结构高87.5 m,分13个吊装节段,最重505 t;中、下塔柱混凝土结构高217.5 m,分38个节段液压爬模施工;钢-混结合段高3 m,内部采用PBL键+剪力钉+高强度钢锚杆+高强度混凝土结构形式。在中塔柱设置钢管临时横撑控制塔柱线形及应力;下横梁采用落地支架法分层施工,与对应塔柱同步浇筑;钢-混结合段混凝土采用C60细石补偿收缩混凝土+高强度灌浆料,保证了混凝土施工质量;采用工厂“2+1”立体匹配制造、“提升站+运输栈桥”钢塔节段转运等技术,并研制15000 t•m超大型塔吊,实现了钢塔柱大节段的制造、整体滩地运输和吊装;钢塔节段间采用栓焊组合连接形式,通过设置工艺隔板、双面坡口等措施控制了钢塔焊接变形;利用定位桁架临时锁定钢塔合龙段实现了钢塔的精确合龙,定位桁架受力及变形均满足要求。

可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构力学性能试验研究

佛山富龙西江特大桥4~26号斜拉索塔上锚固采用可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构,为掌握这种新型索塔锚固结构的力学性能,开展1∶2缩尺模型试验,对滑动副的工作性能、钢锚箱和混凝土塔柱应力状态、钢锚箱与混凝土塔柱间竖向相对滑移量、斜拉索索力传递路径及混凝土塔壁裂缝的发展规律进行研究。结果表明:镜面不锈钢与双组份石墨烯改性氟碳漆涂层组成的滑动副摩擦系数为0.055,适合作为可滑动钢锚箱的滑动副;钢锚箱侧拉板在斜拉索索力作用下处于拉、弯、剪复合受力状态,最大应力为150 MPa,应力水平较低,混凝土塔柱顺桥向最大拉应力仅为0.57 MPa,即使不设预应力也无开裂风险;钢锚箱与混凝土塔柱间的竖向相对滑移量很小,二者间连接可靠,能够很好地共同承受竖向索力;滑动端锁定前,竖向索力几乎全部由钢锚箱的固定端通过剪力连接件传递给混凝土塔柱,水平索力几乎全部由钢锚箱承担,滑动端锁定后,斜拉索索力增量由钢锚箱与混凝土塔柱共同承担;加载至2.5倍标准组合索力过程中,结构依次出现竖向裂缝和水平裂缝,所有裂缝宽度均较小,最大宽度仅0.2 mm。

宜宾新市金沙江大桥主桥总体设计

宜宾新市金沙江大桥主桥为(304+680+304)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥,采用半飘浮体系,在桥塔横梁顶设置含限位功能的纵向阻尼器,两岸边跨各设置1个辅助墩。桥塔采用宝瓶形钢筋混凝土塔,四川岸和云南岸塔高分别为290.2 m和297.5 m,由上、中、下塔柱和上、中、下横梁及下塔柱横向连接隔板组成。主梁采用钢桁梁与钢-混组合桥面板的板桁结合型式,主桁横向中心距28 m,桁高6.8 m,标准节间长6.8 m,上、下弦杆与腹杆呈“N”形布置,采用焊接整体节点。桥面板采用钢-混组合桥面板。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线体系,疲劳应力幅280 MPa,斜拉索在主桁上采用锚拉板锚固方式,在桥塔上采用钢锚梁锚固方式。采用桥面全回转吊机进行主桁、横桁单元件安装;钢-混组合桥面板滞后主梁2个节段施工。

独柱型钢索塔施工阶段稳定性分析

为探明并验证斜拉桥独柱型钢索塔在施工阶段的结构稳定及极限承载性能,指导设计和施工,以上坝夹江大桥钢索塔为工程背景,基于有限元方法,研究主桥在施工阶段的弹性与弹塑性稳定性能。采用杆系模型对结构整体稳定进行分析,采用多尺度模型对结构局部稳定进行分析并验证整体稳定,对裸塔工况、最大双悬臂工况和最大单悬臂工况进行分析。通过弹性稳定分析得到结构主要失稳模态,通过弹塑性稳定分析,得到结构塑性铰连续形成历程,明确结构极限承载力以及破坏位置。结果表明:对比分析恒载和风荷载对独柱型钢索塔稳定性的影响程度,表明恒载是决定稳定系数的最主要因素,风荷载对钢索塔施工阶段弹性稳定系数影响很小,对弹塑性稳定系数影响较大;随着施工进展,结构整体的弹性稳定性和弹塑性稳定性逐渐下降,弹性稳定系数由18.5降至16.3,弹塑性稳定系数由3.03降至2.57;独柱型钢索塔的最终破坏形态为主塔中下塔柱区域范围大面积达到屈服强度,形成塑性铰,索塔的承载能力急剧下降,结构已失去承载能力,可能破坏的位置为中下塔柱位置;本研究独柱型钢索塔在施工阶段的弹性稳定系数最小为16.34,弹塑性稳定系数最小为2.57,均满足稳定性要求。

海洋环境纤腰独柱式异形混凝土索塔施工技术

黄茅海跨海通道2座斜拉桥的5座主塔均采用纤腰独柱式异形混凝土索塔,造型优美、结构简洁。结构及施工环境复杂,面临着截面变化剧烈,模板及爬架设计困难;钢筋数量多,高空绑扎效率低安全风险高,保护层厚度控制难度大,影响海洋环境下混凝土耐久性;C55混凝土水泥用量多、水化热大,8cm保护层素混凝土开裂风险高等一系列施工难题。通过采用参数化模板设计、数控机床雕刻加工造型箱模板;钢筋分块部品施工工艺;优化配合比,掺加粘度改性剂,在保护层范围内增设玄武岩纤维等一系列施工措施,解决了相关技术难题,确保了施工质量,提高了施工效率,降低了安全风险,快速优质地完成了异形混凝土索塔的建造,为类似项目的施工提供了借鉴。

太原市机场路祥云桥桥塔设计

太原市机场路祥云桥主桥为独塔混合梁斜拉桥,桥塔由3根塔柱组成,空间呈火炬造型,在桥面以上为钢塔柱,在桥面以下为混凝土结构。钢塔柱内部加劲肋按照半刚性加劲肋的原则设计;塔柱联结系采用刚接方案,3根塔柱之间设置20道空间水平联结系;在钢塔柱与混凝土塔柱间设置钢-混凝土结合段(高7.05 m),主要传力构件为PBL剪力键;塔顶钢塔帽将3根塔柱顶端固结,其下段为连接塔柱的重要受力构件,上段为装饰构造;斜拉索在中塔柱内采用双锚箱的方式锚固,在边塔柱内采用锚梁的方式锚固;斜拉索向塔柱圆弧外侧拉伸锚固;3根塔柱采用整体式基础方案,承台间设置系梁。

港珠澳大桥九洲航道桥主梁及桥塔施工关键技术

港珠澳大桥九洲航道桥为主跨268m的钢-混组合梁斜拉桥,主梁采用开口钢箱梁+混凝土桥面板的组合截面;桥塔为帆形,由竖直的塔柱和弯曲的曲臂组成,高114.7m,采用钢-混组合结构。受海上恶劣环境和航空净空影响,桥梁施工难度大,为确保施工质量,提高施工效率,帆形钢塔柱在工厂内分段制造,上塔柱在工厂组拼成整体后运至墩位,利用大型浮吊将其整体提升至桥面,再利用桥面钢管支架进行提升、滑移、竖转安装施工;钢-混组合梁采用分幅、大节段工厂化制造,利用纵、横移滑道滑移出海,利用运架一体船起吊运输,支架法架设,左、右幅对接成整体后,逐步完成顺桥向大节段间的组拼焊接、斜拉索挂设、合龙及体系转换施工。

武汉市杨泗港快速通道跨线斜拉桥总体设计

武汉市杨泗港快速通道跨线斜拉桥为(40+88+252+88+40)m半飘浮体系双独柱塔转体钢箱梁斜拉桥。该桥主梁采用流线型扁平整幅钢箱梁,梁长507m、高3.3m,桥面宽44m。桥塔为独柱型钢筋混凝土结构,塔高95.6m,塔柱采用矩形空心截面。下塔柱两侧设置牛腿式横梁,桥塔横梁高3～5.9m,为预应力钢筋混凝土结构。全桥共设72根(36对)斜拉索,斜拉索为中央双索面,采用标准强度1 670MPa的高强度平行钢丝拉索。索塔锚固采用齿块锚固方案,索梁锚固采用钢锚箱方案。桥塔下设双层矩形承台,承台下布置16根直径2.0m的嵌岩柱桩。该桥采用平转施工法跨越既有铁路,采用以球铰中心支撑为主、环道支撑为辅的转动体系,转体吨位达1.75万吨。桥面采用SS级和SX级双防撞墙防护体系。

转体施工曲线宽幅钢箱梁独塔斜拉桥设计

信阳新十八大街跨编组场大桥采用(150+150)m曲线宽幅钢箱梁独塔斜拉桥,一跨跨越既有铁路。该桥采用半飘浮体系,设置竖向支座、径向剪力卡榫和切向阻尼器组成的约束体系,以传递荷载、限制位移;主梁为左右幅不对称、变车道桥面布置的扁平钢箱梁,全宽43.858m,轴线位于R=1 000m圆曲线上;桥塔采用独柱式桥塔,上、中塔柱向曲线外侧倾斜3.0°,下塔柱直立,以减小桥塔平面外弯矩;斜拉索为空间双索面体系,扇形布置,采用抗拉强度1 860 MPa的环氧涂层钢绞线拉索;采用平面转体施工跨越既有铁路,转体结构最大悬臂长144.5m,转体系统设置0.6m径向偏心,设计转体吨位2.0万吨。对全桥进行整体计算,结果表明各项性能指标均满足规范要求。

独柱型钢塔分离式钢箱梁斜拉桥塔梁施工关键技术

南京浦仪公路跨江大桥主桥为主跨500 m的双塔双索面斜拉桥,桥塔为中央独柱型全钢结构,主梁采用扁平流线型分离式钢箱梁,梁宽54.4 m。桥塔竖向分19个节段制造、安装,各节段间均采用高强度螺栓连接。钢塔节段制造过程中,通过重构节段的轴线使节段的端面相匹配,利用二次接刀技术进行端面机加工;首节钢塔通过50根锚固拉杆与塔座连接,采用三层定位支架定位锚固拉杆;首节钢塔底面与塔座间采用5 cm厚的水泥基无收缩自密实灌浆料填实。主梁标准梁段吊装时,采用不限制梁段间相对转动的临时匹配件和反力座调整梁段间相对位置;合龙段施工时,对钢箱梁顶推合龙施工进行优化,提前配切合龙段,无需施加配重,将同时施工2条合龙环缝优化为单次施工1条环缝,完成合龙。

武汉市杨泗港快速通道转体斜拉桥设计

武汉市杨泗港快速通道转体斜拉桥为我国首座半漂浮体系独柱塔转体斜拉桥,孔跨布置为(40+88+252+88+40) m。主桥按双向八车道设计并考虑两侧设置人行道,转体质量约1. 75万t,转体半径124 m。主梁为整幅钢箱梁,采用中央双索面,桥塔为独柱形钢筋混凝土结构,斜拉索采用高强度平行钢丝。对主桥地理位置、桥型方案选择、结构设计构造及计算分析进行详细阐述,使用有限元软件对主桥进行整体静力计算、转体结构计算、抗震分析及稳定分析。计算结果表明:本桥各构件受力良好,结构安全可靠,桥梁具有良好的静动力性能。独柱宽幅中央索面转体钢箱梁斜拉桥具有良好的经济性和美观性,可为上跨铁路桥梁桥式方案提供借鉴并可进一步推广。

陆港大桥总体设计与技术创新

陆港大桥为102 m+208 m+102 m半漂浮体系斜拉桥。主梁采用正交异性板流线型扁平整幅钢箱梁。斜拉索采用平行钢绞线拉索体系。主塔采用格构柱式钢-混组合结构"门"式塔。详细介绍了该塔型以及针对该特殊塔型设计的斜拉索锚固系统,对类似斜拉桥设计具有重要参考价值。

曲线独柱型钢塔精准安装关键技术

独柱钢塔斜拉桥结构新颖,相较于多塔肢结构,独柱钢塔截面尺寸大,厂内加工制造和现场安装存在诸多技术难题。上坝夹江大桥建设过程中采用以下工艺工法:(1)对超大平面钢塔内端面加工,研发并应用了二次接刀加工的方法,解决了钢塔高加工精度的控制难题。(2)研制了一种钢塔群锚杆定位、调整装置,通过对群锚杆的定位支架和工装进行深化设计研究,实现了3 mm以内的群锚杆定位精度。(3)为保证塔底170 m^(2)超大平面灌浆施工质量,展开多次比例模型试验,对灌浆材料、搅浆设备、供料方式进行比选,论证施工工艺,形成成套超大平面尺寸灌浆技术,能够保证钢-混结合率达到95%以上。独柱钢塔上塔柱刚度小、线型控制难度大,施工中研发了独柱型钢塔安装工艺控制成套技术,主要技术要点为:(1)建立前后场联动的精度管理体系。厂内通过预拼对构件垂直度、长度和接口的金属接触率、壁板错边量等质量指标进行系统检查;现场通过匹配工装、定位基线恢复厂内制造线型。(2)“塔吊垂直工况”下进行钢塔线型测量,通过试验、观测及数据分析的方式排除温度、风力、塔吊附着等对钢塔安装精度的影响。以上技术措施的应用,实现了独柱型钢塔高精度安装,取消原设计上塔柱调节段。

3×340m公铁同层合建多塔斜拉桥总体设计

珠机城际铁路金海特大桥位于磨刀门水道入海口,与金海高速公路大桥同层合建,主桥采用(58.5+116+3×340+116+58.5)m四塔三主跨斜拉桥。桥面宽度达49.6 m,中间布置荷载较重的双线城际列车,两侧布置荷载较轻的高速公路。为提高多塔斜拉桥的结构刚度并释放长联温度效应,采用刚构-连续体系,中塔塔梁墩固结,边塔塔梁固结、塔墩分离。主梁采用大挑臂式钢箱梁结构,由单箱三室钢箱梁加两侧挑臂组成,便于钢箱梁腹板与钢塔的壁板连接,实现塔梁固结。桥塔采用空间四柱式钢塔,其下桥墩为钢筋混凝土双肢薄壁结构。斜拉索采用LPES7-199~LPES7-379型Ⅱ级松弛平行钢丝拉索,按两平行索面扇形布置。钢塔及钢梁在工厂制造,再浮运至桥位安装。结构静动力分析结果表明,结构受力性能良好,安全可靠。

黄茅海跨海通道总体方案及创新技术

黄茅海跨海通道全长31.26 km,跨海段长约14.5 km,设置2座主桥跨越3条航道。2座主桥分别采用主跨2×720 m三塔斜拉桥方案和主跨700 m双塔斜拉桥方案。综合通航、建设风险和线形指标等因素,比选确定了中线“大C湾”线位方案。采用极简美学设计思想,结合台风登陆区灾害防控要求,提出了变截面独柱式桥塔+分体式钢箱梁+中央辅助索的超大跨三塔斜拉桥结构体系和关键结构,显著提升了三塔斜拉桥主梁竖向刚度,颤振临界风速达90 m/s。研发了风嘴+隔涡板组合气动控制措施,可有效抑制分体式钢箱梁的涡激振动。

黄茅海大桥景观设计

黄茅海大桥为主跨2×720 m三塔斜拉桥,位于我国重要的工商业中心粤港澳大湾区,海洋环境开阔。从禅宗美学和极简文化出发,结合环境调查,提出了“简约”美学设计思想,提取了“圆”、“柱”景观设计元素。采用比例图解法进行空间布跨设计;根据海洋环境特点和桥面布置需求以及桥塔受力特征,提出圆形变截面独柱式桥塔造型,并采用黄金分割法设计了合理的桥塔截面变化尺寸和细部构造;结合主梁气动性能要求及适应中央独柱式桥塔布置,采用流线型分体式箱梁和中央辅助索布置形式;考虑桥梁通航高度以及主梁水平动线和桥塔垂直静线的均衡性、流畅性,确定了桥面与桥塔的合理高度比例。利用工程视觉理论和数字化虚拟技术完成了桥梁景观视点分析,实现了桥梁结构、自然环境和力学的和谐统一。

珠海某跨海通道主桥方案设计

某项目位于珠江口海域,建设条件极为复杂,需克服强台风、高烈度地震、强海水腐蚀、高船撞力等不利的建设条件。项目主桥采用主跨700 m的斜拉桥,通航5万吨级,为崖门出海3个航道中通航吨位最高的航道。就主桥方案设计进行详细论述,可供类似工程项目参考。

独柱中央索宽幅钢箱梁转体斜拉桥关键技术

某跨铁路大桥采用(40+88+252+88+40)m独柱塔中央索宽幅钢箱梁斜拉桥,桥宽44 m,半漂浮体系,转体法施工。通过介绍该桥结构体系、桥塔选型、主梁选型、塔梁临时固定、防撞防抛体系、桥面铺装体系等关键技术及研究成果,为结构设计参数取值、关键构造设计提供指导。研究成果丰富了跨铁路桥梁结构形式,可为同类型桥梁工程提供重要借鉴和参考。

极限边中跨比混合梁斜拉桥关键技术研究

以主跨716 m混合梁斜拉桥为例,对结构体系、钢混结合段位置、边跨压重设计、索塔基础设计等关键技术进行研究。针对全飘浮、半飘浮两种结构体系,从主梁受力、主梁刚度、施工方案等方面进行分析研究,大桥采用全飘浮体系,既可避免大悬臂横梁设置影响美观、受力不合理等问题,又能方便钢箱梁吊装,故最终确定采用全飘浮体系。对于钢混结合段位于边跨和中跨位置的选择,从成桥状态、运营状态、支反力、施工方案等方面进行论证,考虑结合段位于中跨侧会导致主梁恒载弯矩分布不理想,同时造成边跨过重且高支架施工风险较高,最终选择边跨侧距桥塔35 m位置。针对边跨压重设计,对铁砂混凝土压重和厚板混凝土设计两种方案进行比选,考虑厚板混凝土设计结构受力满足要求,而且无须压重固定措施,简化施工工序。