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重庆朝天门长江大桥

时间:2016-04-16 来源:爱作文网 

篇一:重庆朝天门长江大桥BT模式

(一)重庆朝天门长江大桥BT模式

重庆朝天门大桥,是重庆市1996-2020规划中16座跨江大桥之一,全长4881米,其中主桥932米,分上下两层,上层为双向六车道公路桥,下层为双向轻轨,两边预留汽车道,大桥总投资27.7亿元。2004年5月31日重庆市城投公司与中国港湾建设(集团)总公司签定BT合同,并于2004年12月28日开工建设,预计工期3年。

1、业主回购资金的安排

重庆市政府授权重庆市城投公司作为朝天门长江大桥建设项目的业主,其回购资金来源为:

1)重庆市路桥年费专户的增量资金;

2)土地储备整治的增值收益;

3)政府城建资金及其他来源。

以上回购资金来源要求以政府批文的形式予以保证,并作为BT合同的附件。同时约定“在通车基准日30日内,按甲方审定的乙方完成的实际投资总量的90%支付给乙方,在全面验收备案基准日30日内,甲方再付5%,工程档案移交基准日30日内,在乙方提供相应金额的银行保函以承担工程缺陷维修责任的前提下,甲方付清剩余5%的投资款”。

2、工程总承包企业的工作责任

除项目立项及委托给重庆市城投公司负责的征地及房屋拆迁工作外,工程总承包企业负责“按经审定的初步设计文件所包括的全部项目,筹集资金实施本工程建设以及工程移交工作”,“负责本工程的设计工作(包括初步设计和施工图设计),在经甲方进行全过程审查后,按规定程序进行初步设计报批和施工图设计审查备案”。

(二)湖南株洲芦松大桥BT模式

湖南株洲芦淞大桥,又称湘江四大桥,全长3538米(其中主桥长430米),桥宽为28米,工程总投资为4.9亿元(含建设期利息0.35亿元)。芦淞大桥建设采用BT总承包的方式,由中港第二航务工程局投资建设后再由株洲市用政府回购,计划建设工期为30个月。此项目于2005年1月19日开工,预计2007年9月完工。

1、业主回购资金的安排

株洲市人民政府以政府文件形式,承诺以财政性资金支付项目回购款,由市人大批准有关还款来源及还款措施的文件,同时,以株洲市城市建设投资经营有限公司资产作为付款履约担保。并约定“项目采购款项包含工程造价、乙方承担的征地拆迁费(8000万元)在建设期的投资回报、还款期利息及还款期投资回报,自工程移交后180天起的7年内,分期归

还给乙方,每年还款一次,前两年各还10%,第3-6年,各还15%,第七年20%;项目的工程造价和乙方承担的征地拆迁费在建设期的投资回报,在工程正式移交前确定。”其中:

1)施工期的投资回报按乙方承担的征地拆迁费实际投资到帐金额为基数进行计算,年投资回报率为1%;

2)还款期投资回报按乙方承担的工程造价、乙方承担的征地拆迁费在建设期的投资回报余额为基数进行计算,年投资回报率为2.3%。”

(转 载于:wWw.SmHaIDA.cOM 海达 范文 网:重庆朝天门长江大桥)

3)还款期利息按乙方承担的工程造价、乙方承担的征地拆迁费在建设期的投资回报余额为基数进行计算,利率按同期中国人民银行颁布的五年以上贷款基准利率执行,并在合同期内随国家政策同步调整。

2、工程总承包企业的工作责任

工程总承包企业负责BT工程的投融资、建设和移交。并“作为项目业主,全权负责项目工程建设管理,并完全、准确按照双方确认的项目施工图设计文件,负责工程施工的管理工作,包括设计会审、交底、建设进度监控、技术变更及重大质量问题处理等,确保项目工程按质按期顺利完成”

篇二:朝天门长江大桥的设计创新

一、工程概况

重庆朝天门长江大桥是重庆市城市总体规划修编中主城区规划的十六座跨江特大桥梁之一,地处重庆市主城区中央商务区,位于重庆市朝天门港下游1.7公里处,西接江北区五里店立交,东接南岸区弹子石立交,是重庆主城区向外辐射的东西向快速干道。

正桥是由主桥和南北引桥组成的公轨两用桥。设计荷载为公路Ⅰ级、人群荷载4KN/m2、钢轮轨道车(P=140KN 5个编组)。主桥长932m,跨径组合190m+552m+190m的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥,南北引桥长495m和314m均为双层预应力混凝土连续箱梁桥。主桥宽36.5m,上桥面为6车道,下桥面为双向轻轨主梁、两侧各2车道。大桥工程概算23.1亿元,工程决算造价20.7亿元,全桥钢梁重4.7万吨。

二、主桥的设计创新

1. 主跨552m为当今世界已建成的跨度最大的拱桥。

由于航道、防洪要求,在航道中不允许设支墩,要满足上述要求的主跨最小设计跨径为552m,超过卢浦大桥成为世界上跨度最大拱桥。大桥技术先进,受力复杂,首次在国内采用高强、厚板、变截面钢桁构件,首次在拱脚处采用超大型整体节点,使结构受力均匀合理。大桥建设有利地推动了我国大跨度钢桁拱桥的技术进步。

2. 145000KN的球型抗震支座,是目前已建成世界同类桥型承载力最大的球型支座。

大桥摒弃了一般拱桥在拱脚处固结和铰接的结构体系,而采用三跨连续梁受力体系,在拱脚处设置145000kN抗震球型支座。体系传力明确,结构受力合理,安装架设工艺相对成熟,施工期间受力对结构成桥受力无影响,易于保证结构成桥线形和受力状态。

3.采用预应力复合结构体系

传统的钢桁梁系杆拱桥均是采用钢制杆件作为承受水平推力的系杆,近年来我国建成大部分系杆拱桥采用高强度钢丝作为系杆。经研究主桥下系杆采用预应力复合式系杆构造,即采用钢结构焊接型钢作系杆,并利用体外预应力技术,对钢系杆施加预应力以减少钢系杆内力,达到降低钢系杆结构自重的目的,此方式的最大优点是可将体

外预应力束全部锚固在主桁平面中的节点范围内,与桁梁各杆与桁梁各杆件间的内力传递在节点内完成的原理相吻合,保证锚固点受力明确,构造简捷。

4.主动控制,无应力合龙

首次采用了先拱后梁、斜拉扣挂、边支座升降、中支点预偏、边跨压重等成套施工技术,实现了主拱和刚性系杆的无应力合龙。实际施工中达到零误差合龙。

5.首次揭示了板桁温差规律

在建设过程中发现板桁间存在较大温差,这是在以往设计中未遇到的新的技术问题,国内外规范也无相关规定。经过深入研究,通过采用部分板桁结合的方法予以成功解决,弥补了世界桥梁建设认识上的空白。

6.标志性建筑

重庆朝天门长江大桥采用飞燕式多肋钢桁架中层式系杆拱桥造型,是古典桥型与现代建桥技术和艺术的完美结合。采用双层交通,形成了轨道交通与汽车的通道上下分离,互不干扰,为了保证轨道交通乘客过江时有较好的视觉感受和舒适性感,取消桁架斜腹杆。大桥被誉为“全市最漂亮的大桥”,是重庆市“门户桥”。

三、引桥的设计创新

1.桥面较宽最大达40m,受双层桥面的影响,中间不能设墩,同时箱梁高度受到很大的限制,设计上解决了大跨度超宽低梁高的技术难题,满足了下层轨道交通的净空要求,结构轻盈,外形美观。

2.南引桥位于卫国路附近,建筑群密集,且需跨越多条交通主干线的条件下,通过巧妙的桥跨布置及墩型选择,保证了与既有建筑物能良好融合,避免了卫国路农贸市场的拆迁。

3.体现了以人为本的设计理念,充分考虑了人流的分、合及人的心理和习惯,合理地布设人行系统,实现公路交通和轨道交通人流的快速转换。

4.桥台设计因地制宜,北桥台采用箱型结构满足轨道和预留车行交通的需要,南桥台采用拱型结构满足轨道交通的需要。

篇三:重庆朝天门大桥总体施工方案

重庆朝天门大桥总体施工方案

中港总公司以BT总承包方式参与建设重庆朝天门长江大桥,根据中港与重庆市城市投资公司签订的合作协议,设计由城投公司负责,可委托中港进行管理,中港负责主桥的施工工作。作为主跨546米的世界最大跨度的钢桁架拱桥,主桥施工方案的选择对全桥的工作质量、施工进度、和总体投资均起控制作用,朝天门长江大桥作为重庆市的门户,是重庆市以后的重要景观工程,工程的安全、进度、质量对重庆市的影响极大,中港作为该项目的BT业主,对该项目的设计、施工负全面责任,必须对主桥的施工方案提前进行准备,如总体施工方案结构设计、施工机械设备的询价等,以确保工程的顺利实施。 尽管初步设计尚未开始进行,但由于工可推荐方案及市政府均以主跨546米的中承式无推力钢桁架系杆拱桥方案为推荐方案,施工方案设计暂按主跨546米、二边跨均为140米的小箱形钢桁架方案进行。下图为钢桁架拱桥设计方案。

二、总体施工方案选择

钢桁架拱桥主桥全长826m,主桥结构包括主拱、边拱、主梁、吊杆、吊杆、桥面系及下部结构。主拱为双肋式钢桁架小钢箱肋拱,矢跨比为1/4.2的悬链线,单一拱肋宽2.0m、高2.0m,单片桁架为变高截面,高度变化为74~14m,两肋拱在横向往内侧以9:1的斜度倾斜靠拢,形成空间构架。横向连接采用9个空间桁架连接,所有拱肋桁架弦杆均采用小钢箱截面形式(主拱上下弦杆为2000*2000*45mm,腹杆采用800*800*40mm小钢箱)。主梁采用钢桁架结构,桁架高12.5m、宽40.6m、标准节间长16m。桁架主要构件为Q345钢板组成的箱形截面杆件,杆件间用钢强螺栓连接。桁架在工厂加工制造,利用缆索吊机安装。吊杆间距16m,选用高强钢丝的PE护层拉索。

拱座基础为3m直径桩基础加钢筋混凝土承台,拱座为箱形结构,墩身为钢筋混凝土空心箱形截面,每墩壁厚7m,两壁间相距9m,墩身总宽23m,高74.5m。

国内外钢桁架拱桥很少,国外也只是在上世纪30年代的70年代做了一些,且数量很少,跨度大于500米的只有三座。目前同类型的桥梁中,美国新河桥主跨518.2米,跨度最大,1977年建成,为上承式钢桁架拱桥,另二座跨度大于500米的钢桁架拱桥是美国贝永桥,主跨504米,中承式拱桥,1931年建成;澳大利亚悉尼港桥,主跨503米,中承式公铁二用桥,1932年建成,其它同类桥跨度均在400

以内,修建年代同样较久。

目前拱桥施工中常用的方法有缆索吊装法、悬臂拼装法、转体施工法和支架施工法,后二种施工方案在本工程中很难实施,因而本桥的施工只能采用前二种方及其组合方法。

缆索吊装法在国内拱桥的施工中采用较为普遍,如四川万县长江大桥(主跨420米)、武汉睛川大桥(主跨280米)、浙江省千岛湖南浦大桥(280米)等;采用悬臂拼装的项目有澳大利亚悉尼港大桥(主跨503米)、万州长江铁路桥。二种施工方法存在的问题及所应做的准备工作如下。

三、缆索法施工方案

缆索吊装方案的主要设备为跨桥的拼装吊机,通过吊机分别对称安装主塔二侧的主拱节段,直到合拢。该方案的优点是施工过程附加给主体工程的临时荷载较小,吊装过程比较安全,施工进度较快。

本桥上、下主拱弦杆长度为16~20m,最大重量约130吨(板厚45mm),腹杆长度74~14m,最大重量约110吨(板厚40mm),各类型杆件断面均较小,长度较大,其受力稳定性较差。

缆索吊机拟由缆索运输系统、万能杆件双柱门式轻型索塔、混凝土锚碇基础组成,拱圈骨架节段由二组天线、四个吊点抬吊。结构设计时,控制重载垂度fmax=L2/13,索塔纵向允许偏位Δ=±h/100。施工总体布置见下图。

采用该法施工存在的问题有以下几个方面:

1、最重单根杆件的吊装重量约为140吨,且最在跨度约为600米,如此大跨度的缆索吊机在国内外桥梁施工中尚未使用,对吊机的设计、加工制作、安装及使用提出了新的要求,尤其是对缆索材料的性能要求较严格,应尽早进行可行性研究及设计;

2、临时扣塔的结构设计及施工过程中的相关技术要求,主拱主跨和边跨二侧的平衡方案及施工方法;

3、杆件时拼装所需的小型设备和施工机具的数量及施工方式,操作程序及相关要求;

4、拼装过程中存在的问题还有边跨及引桥的主梁如何吊运至边跨进行安装,采用何种设备进行安装等,包括施工便桥的结构设计;

5、施工过程中的局部变形调节控制及主拱合拢时的相关技术要求。

三、悬臂吊机拼装方案

悬臂拼装方案是通过设置在主拱悬臂端的轻型拼装吊机进行主拱杆件拼装,逐段拼装外伸,直到主拱合拢。为平衡吊机重量和基础二边的受力,在拱圈的适当位置设置平衡拉杆。由于吊机的位置在施工过程中是不断变化的,因而在进行施工方案设计时,必须与设计单位密切配合,将各种可能的施工工况交给设计单位进行设计复核及施工控制设计,以保证结构的安全和稳定。总体施工方案见图3。

采用该法施工时同样存在缆索吊装施工中存在的几个需要解决的技术问题。另外,该吊机支承在已拼装主拱上,对主拱增加了附加荷载,需与设计协商后进行结构整体设计,对拼装过程中及成桥后的受力进行综合分析,并进行与缆索法进行总体投资核算。

该方案的主要设备为悬臂拼装吊机,一般设计为步履式或移动式,通过千斤顶或卷扬机牵引行走,吊机的起吊重量、最大悬臂长度、起吊速度等根据主体结构的形式及各施工单位的经验和习惯决定,由专业厂家进行设计、制造,经过荷载试验后交付使用。

篇四:朝天门长江大桥

朝天门长江大桥

作者:高亮亮

福州大学09级土木5班 学号050901505

指导教师:赵秋

朝天门长江大桥 长江和嘉陵江,像一黄一青两条飘带,分别从西南和西北两个方向涌入,会合于大名鼎鼎的朝天门码头。那里的地理资源得天独厚,自古以来,依靠黄金水道,舟楫便利,是西南地区重要的交通枢纽。

如今,正在如火如荼建设“两江新区”的重庆,已拥有三十余座长江大桥,当仁不让地成为“桥都”。而朝天门长江大桥,堪称重庆的新地标,被称为重庆的江上门户,更被誉为“西南之门”

站在朝天门广场,可以亲眼目睹两江一同流过“世界第一跨”——朝天门长江大桥。大桥伟岸的身姿屹立于滚滚江水之上,足以令诗人仰天长叹,令英雄甘心拜倒。

多项世界第一,入选詹天佑奖 2009年4月29日,朝天门长江大桥正式通车,人们欢欣鼓舞。552米的主跨,使其超越了上海卢浦大桥和远在悉尼的海港大桥,成为当今名副其实的“世界第一拱”。大桥全长1741米,由北引桥、主桥、南引桥三部分组成。主桥的桥跨布置为190米+552米+190米三跨连续中承式钢桁系杆拱桥,仅主桥的用钢量就比奥运场馆“鸟巢”多出1000多吨,可见其强大的承重能力。建桥所使用的螺栓高达100多万套,并全部利用数码相机安装,精度可达99.99%

以上。可以说,朝天门长江大桥建设的精密程度如绣花般完美。

大桥上行公路、下通轻轨的双层设计实在令人叹服,上层是双向六车道和两侧人行道,桥面宽36米;而下层为双线城市轨道交通,且两侧各预留一个7米宽的汽车车行道,桥面宽31米。施工时,先实现主拱的合龙,再进行梁的对接,曾设置了临时系杆拱,形成系杆

拱受力体系,降低了悬臂拼装的风险。大桥应用的抗震技术,设计年限长达100年之久。5·12地震后,通过各项监测得知,未完成的大桥自动恢复了稳固态。

于是,除主跨世界第一外,朝天门长江大桥又创多项世界第一 :承载14500吨的支座世界第一!公轨两用先拱后梁施工难度世界第一!抗震设计年限世界第一!

这座重庆市民盼了11年、被誉为重庆最美、入选第十届中国土木工程詹天佑奖的大桥,俨然已成为山城重庆的新地标。作为改善重庆市环线交通的重要路桥,朝天门长江大桥实现了交通主干道的顺畅连接,把“解放碑”、“江北城”、“弹子石”三个中央商务区连成立体交通网。

朝天门长江大桥扩展了重庆的经济“动脉”,将会带动重庆整体经济的同步发展,更为划时代的“两江新区”建设提供巨大支持,注入鲜活动力。

“ 天下第一”是天给的

朝天门长江大桥的“天下第一拱”

,并非刻意“拉”长的,是环境原因促成的。

据了解,最初的设计主拱540米,世界第二。大桥两岸地形陡峭,建筑物密集,基岩裸露,河道内地形条件复杂,有多处石梁分部,航道偏南。深入勘测后发现,大桥的位置、地质、地貌、地形都很特殊。

靠近南岸的方向是个深沟,为节约成本并避免深沟作业,将桥墩放在了岸上;可是,江边规划了道路和绿地,桥墩不得不再次‘让路’,往南岸移;江中为便于通航,使万吨船只畅行无阻,根本没考虑设置桥墩;至于北边,礁石很陡、不稳定,桥墩只有躲开它才安全。

这四大环境原因催生了世界第一拱。

“先拱后梁”的施工方案

南主墩和北侧河滩部分基础利用枯水季节施工,同时搭设南北码头和栈桥。

主桥上部先安装桁拱,待拱肋合拢后,再安装吊杆和桥面梁系,钢桁拱用拱上爬行架梁

吊机从边跨向跨中悬臂安装,边跨安装时搭设少支架辅助支撑。

钢桁构件出厂后用驳船运输至施工现场,通过码头和栈桥运输至堆场存放和预拼。边跨

钢桁构件利用枯水季节安装,构件直接从栈桥上起吊。

中跨桁拱用架梁吊机全悬臂安装,栈桥范围以内的构件直接从栈桥上起吊,水上构件在安装位置下方河道上设置定位船,构件预拼好后用驳船运输至安装位置下方定位,垂直起吊。

中跨桁拱安装跨越主航道上空时,通过两侧部分桁节异步安装,实现两次航道转换,始终保持一个不小于120m宽的航道畅通。待中跨桁拱合拢后,从两侧向跨中逐跨安装吊杆、横梁、系梁和桥面板,构件利用设在过渡墩处的起重设备从栈桥上起吊,通过下层轻轨轨道梁运输至安装位置进行安装。

施工图

施工作业对桥轴线上下游各250m的水域有影响,为施工水域。码头和栈桥设在桥轴线上游侧,北侧码头设在观音梁外沿,南码头设在现中石化油趸船内侧,码头和构件堆场用栈桥连接。

于是,们就可以理解大桥建设的重重难关。据了解,朝天门长江大桥的设计和施工,有着八大难点和九大技术攻关项目。

朝天门大桥八大施工难点:

(1)严重破碎漏水岩层基础干施工

(2)超高支架超宽[31~40.5m]双层50m连续箱梁逐跨一次性现浇施工

(3)2100T.m拱上爬行架梁吊机设计制造及应用

(4)离水面210m高,底部绞节扣塔及多点锚固钢绞线扣索系统安装施工

(5)552m跨钢桁拱悬臂拼装施工

(6)大悬臂拼装钢桁拱线形控制

(7)钢桁拱及刚性系杆几何合龙控制

(8)高温度高湿度地区高强螺栓施工控制。

篇五:重庆朝天门长江大桥施工过程中扣塔扣索索力监控分析

重庆朝天门长江大桥施工过程中扣塔扣索索力监控分析

周仁忠 陈富强 杨炎华

(武汉港湾工程设计研究院中交集团桥遂技术重点实验室 武汉 430071)

[摘要]:重庆朝天门长江大桥主跨桁拱施工采用拱上爬行吊机悬臂吊装法,期间辅助以大型斜拉扣挂系统。针对其施工过程,建立空间有限元模型,对其施工过程进行有限元分析。从理论分析、实测数据、实际施工操作三个角度综合分析了朝天门长江大桥扣索初张力的确定和实现。对施工中各个工况下的索力实测数据进行了分析。

[关键词]:朝天门长江大桥 扣索索力 动测法 有限元分析 初张力 [中图分类号]:U441

[文献标识码]:A

Monitoring Analysis About Cable Force Of Deduction Tower Of

Chaotianmen Yangtze River Bridge Zhou Ren-zhong Chen Fu-qiang Yang Yan-hua

(Wuhan Harbour Eingineering Design &Research Institute Key Lab of Bridge&Tunnel

Technology of CCCG Wuhan 430071)

Abstract:During the construction of Chaotianmen Yangtze River Bridge ,A hoisting cantilever crane machine on the truss arch was used ,assisted by a major cable-stayed system in the process.By using a space finite element model,analysis of the construction of Chaotianmen Yangtze River Bridge was accomplished.From three perspective:the theoretical analysis、the measured data and the construction

operation,A comprehensive analysis of initialtension was carried on. Also analysis of these measured data was given.

Key words: Chaotianmen Yangtze River Bridge,Finite element analysis,Cable force, initialtension

1 工程概况

重庆朝天门长江大桥主桥上部结构设计为:190m+552m+190m的三跨连续中承式钢系杆拱桥,双层桥面,上层布置双向六车道和两侧行道,桥面总宽36m,下层中间布置双线城市轨道交通,两侧各预留一个7m宽的汽车车行道。下图1为全桥布置图:

图1全桥布置图

2 扣塔结构形式

中跨悬臂架设时,为控制主桁结构应力,辅助以大型斜拉扣挂系统(下图2所示)。 扣塔总高度98.314m,由铰梁和底部分配梁、钢管立柱、顶部分配梁和锚箱组成。

拉索:边跨内、外拉索每桁均采用4根37φ15.24钢绞线;主跨内、外拉索每桁均采用2根61φ15.24钢绞线。边主跨内外拉索上端都锚固于塔架顶部锚固梁中,下端分别锚固于上弦杆A2、A3、A25、A31节点上,拉索与主桁之间用钢锚箱连接,拉索上端为锚固端,下端为

张拉端。风缆和拉索钢铰线极限抗拉强度都为1860MPa。风缆:每桁由2组6φ15.24钢绞线组成。

结构自重:塔架架体4500KN/每桁;扣索使塔架架体结构最大受力:23700KN/每桁。 扣索控制内力:边跨内索16100KN/每桁,边跨外索16700KN/每桁,主跨内索14000KN/每桁,主跨外索14300KN/每桁。

A2

图2 扣塔扣索系统布置图

3 总体施工方法

主桥钢桁梁先架设边跨再架设主跨。其中1、2#节段时用1000t.m塔吊架设,其余用2100t.m爬行架梁吊机悬臂吊装架设。钢梁架至18#节间时开始安装扣塔底部铰梁,并和主桁节点临时固结。扣塔架设至36m高处,在32.806m处挂1#风缆并张拉,解除塔底和主桁临时固结。扣塔架至70.8m 处,在68.806m处挂2#风缆并张拉,拆除1#风缆。钢梁架至26#节段时,扣塔已架设完成。挂1#扣索并完成一次性初张拉。拆除2#风缆。钢梁架至32#节间,挂2#扣索并完成一次性初张拉。架设南北钢梁33#、34#节间,南边继续架设35#节间,架设北边合龙段35节段,实现主拱合龙。张拉临时系杆,架设刚性系杆至合龙,放松临时系杆,从北往南边架设刚性系杆部桥面板,拆除2#扣索,拆除1#扣索,拆除扣塔。

4 监控分析方法

扣塔施工是全桥最重要的施工过程之一。在施工过程中需建立有限元模型,进行跟踪计算分析;对扣索的索力进行有效的跟踪测试,利用测试的索力数据对计算模型进行修正,使理论模拟分析更贴近实际状况,从而更好的指导施工。这些都是确保扣塔和主桥钢桁梁的施工安全和顺利进行的比不可少的措施。 4.1计算模型概况

朝天门大桥属于空间杆系结构体系,采用了空间结构有限元分析软件MIDAS/CIVIL2006 进行计算。模型以设计施工图提供的材料和尺寸为依据,用空间梁单元、杆单元以及索单元进行模拟建模。

模型共有节点985个,单元2464个,其中主桁杆件、主桁纵向联结系、主桁横向联结系和刚性系杆采用梁单元模拟;吊杆单元、体外预应力束采用只受拉杆单元模拟,施工过程中的辅助措施临时系杆和扣塔斜拉索采用只受拉索单元模拟。所有的主桁杆件均需考虑压、弯、扭、剪共同作用。横梁采用梁单元模拟,但将横梁两端处理为铰接。整体模型结构图见下图3。

图3 整体计算模型图

4.2 索力监测方法

综合来说,测试索力的方法有如下几种:

(1) 压力表测定法;是施工中控制索力最实用的方法。

(2) 压力传感器测定法;价格高,只能在特定场合下使用。 (3) 磁通量法;在国内目前还很少采用这种方法。

(4) 动测法;动测法也就是频率法,其原理是依据索力与索的振动频率之间存在对应关系的特点,在已知索长度、两端约束情况、分布质量等参数时,将高灵敏度的拾振器绑在斜拉索上,拾取拉索在环境振动激励下的振动信号,经过滤波、信号放大、A/D转换和频谱分析即可测出斜拉索的自振频率,进而由索力与拉索自振频率之间的关系获得索力。现有仪器及分析手段,测定频率精度可达到0.005Hz。

动测法测定索力的理论基础是弦振动理论。主要承受拉力的索,如果考虑索的抗弯刚度,则应用动力学普遍原理可以建立均匀线密度的索在无阻尼时的自由振动方程为:

EI

?4

?

4

?T

?

2

?

2

?m

?

2

?

?x?x?t

2

?0

(1)

式中:m为弦的线密度;?(x,t)为横向位移函数;x为纵向坐标;t为时间;T为张力;EI为索的抗弯刚度。

当构件两端的边界条件可以简化为两端铰接时,则微分方程的解为:

T?4mLfn/n?n?EI/L (2)

式中:L为拉索的计算长度; f n为第n阶固有频率;n为振动阶次。当拉索的抗弯刚度El很小,与索长的平方相比,可以忽略不计,则:

222

T?4mLfn/n (3)

222222

如果已知吊杆拉索的计算长度L,弦的线密度m,再测出它的前几阶振动频率,则根据式(3)就可以求出它所受的拉力。

朝天门大桥索长较长,在150-200m之间,属于长索,需修正的抗弯刚度较小,用动

测法测试扣索的索力,精度能满足要求。在扣索张拉时,采用压力表测定法,以控制好张拉的索力;同时在基准索上布置了压力传感器。在施工过程中共用这三中方法来控制索力值。测试数据表明,三种方法测定的索力大致相等。

5 扣索初张力的确定和张拉控制

5.1 扣索初张力的确定

为避免在后绪施工过程中进行繁琐的调整索力,1#2#扣索张拉时采用一次性张拉到位法,因此要通过反复计算分析,确定好初张拉力的大小。决定初张力的大小要综合考虑以下几个因素:

(1)主桁结构的应力:朝天门大桥架扣塔并挂索的目的,就是要控制主桁结构大悬臂拼装时最不利受力状况下结构的应力。因此,张拉1#2#扣索,要确保主桁结构在最不利受力状况时结构应力不超标;

(2)扣塔结构的应力:随着扣索张拉力的增加,以及主桁结构悬臂架设过程的推进,扣塔结构应力也在增加,要考虑一次性张拉扣索到位后和在后绪钢梁架设过程中扣塔结构应力不超标;

(3)扣塔垂直度:扣塔高98米,如此高耸结构,其偏位多少对结构的安全起着很重大的影响,扣塔结构偏位对扣索张拉力的大小、跨中悬臂架设钢梁和边支点的升降都很敏感。张拉扣索完和在随后施工中要确保扣塔的偏位不能超标,亦即不能超过千分之五;

(4)主拱合龙的需要:张拉扣索,主桁结构悬臂端将产生一定的位移,这将势必影响主拱合龙时合龙口两边的误差。因此张拉扣索还要考虑对主桁线形的影响,要能够使主桁拱顺利合龙;

(5)扣索本身安全的要求:要保证张拉扣索索力完成以及在后绪钢梁架设过程中扣索的索力不能超标,亦即不能超过扣索自身的安全系数2.0。

因此,要避免在中途施工中再次调整索力,对1#2#扣索初张力的确定就要综合考虑以上这些因素,要通过权衡各个参量、仔细分析,做到最优化索力确定。通过监控反复计算分析,1#2#扣索初张力及单根钢绞线索初张力如下表1和2:

表1 北岸扣索理论初张力表

表2 南岸扣索理论初张力表

5.2 张拉过程中实际张拉力的控制方法

单根张拉过程中采取索力与索长进行双控,以索力控制为主,保证同束索内每根钢铰线索力均匀性不大于±2.5%,每束索之间索力均匀性不大于±1.5%的要求。每桁索力偏差在2.5%以内。

首先在主跨和边跨每桁挂2根标记索,挂好后同时张拉到位,并测量其索长,确保上下游两桁索力及索长一致后,作为基准索。挂索过程中基准索的索力和索长不做调整。

由于张过程中锚点位移的变化,后面挂的索索力会逐步减小,因此张拉时对先挂的索要进行超张拉才能最终达到监控计算要求的初张力。挂索时,基准索张拉端均安装有压力传感器,第一根钢铰线根据传感器及千斤顶油表读数张拉至计算的超张拉值,其后每根索均按计算值张拉到位,并根据基准索传感器显示值进行控制。

在实际中,一方面由于结构实际刚度和理论模型刚度存在一定的差异,导致理论给出的

初张拉力和实际状况存在一定误差;另一方面,张拉过程中,由于锚固点位移的变化,索力的控制也是个动态的过程。因此,由于多种因素的影响,要控制好最后张拉的索力达到理论给出的初张拉力并不容易。理论计算中,要根据实际初张拉力对模型进行修正。

6 测试结果分析

下表给出了北岸1#边跨各个工况下动测法测试结果(表3),并与修正后理论计算结果进行对比分析,其它如1#中跨,2#边跨和中跨结果类似,这里不再一一罗列。(表中第一行数据为初张拉力实测值和修正后理论初张拉力值):

表3 北岸1#边跨索力测试结果表

注:表中桁偏差表示=(上游测试值-下游测试值)/上下游测试最小值×%;上游差值百分比=(上

游测试值-理论值)/理论值×100%;下游差值百分比=(下游测试值-理论值)/理论值×100%;

下图4为北岸1#边跨测试结果和理论计算结果图表分析

从北岸1#边跨索力测试数据看来,可以得出一下一些结论:

(1)各工况下索力测试值桁偏差均在5%以内;

(2)理论计算值和测试值基本吻合,从图4可以看出,理论计算数据和上下游测试数据曲线基本重叠。差别基本在5%以内。

(3)从第1工况到第7工况,亦即从1#扣索张拉完毕到32节间架完,2#扣索张拉前,1#扣索索力均是增加,到32#节间架完时达到最大值,是全桥架设过程中所达到的最大值,达到施工中控制索力1670吨。

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