厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔设计
桥梁建设年第卷第期总第期
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文章编号:???
厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔设计
田文民,王江波,冯云成,牟宗军
中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西西安
摘要:厦漳跨海大桥南汉主桥为主跨 的双塔结合梁斜拉桥。对形、钻石形、菱形
和宝瓶形等塔形进行比选,最终确定该桥桥塔采用改进的形钢筋混凝土桥塔上塔柱竖直,中塔
的
柱倾斜,下塔柱外侧面竖直、内侧面倾斜。桥塔塔柱采用矩形空心截面,在塔底设置高.
实体段;钢锚粱采用开口箱形截面;塔柱横梁为全预应力混凝土结构,箱形截面;承台采用哑铃形截
面;桥塔基础采用钻孔灌注桩群桩基础。为检验桥塔受力,对裸塔和全桥进行整体计算,并采用
和分析桥塔关键部位局部受力。分析结果
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
明,桥塔各部位受力均满足规范
要
求,并有一定的安全储备。 关键词:斜拉桥;桥塔;钢筋混凝土结构;钢锚梁;结构设计;受力分析;防腐设
计;有限元法
文献标志码:
中图分类号:.
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工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
概况 的双塔结合梁斜拉桥,位于九龙江人海口处海门岛和海平渡口之
间的南汊海域,起、终点分别与 厦漳跨海大桥南汊主桥?为 收穰日期:??
.。研究方向:桥梁结构勘测、设计。
作者简介:田文民,工程师,:
万方数据
桥梁建设
南汊北、南引桥相接。桥位处海域水面宽度约 桥塔。 ,水深.~.
。大桥平面位于直线段上,纵 进一步对比形、形桥塔,对种桥塔受 断面位于半径 、两侧坡度.%的竖曲
力性能包括裸塔静力、上部结构
施工
文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载
过程中桥塔受
线内。
力、成桥运营后在各种荷载基本组合或偶然组合作
该桥上部结构采用双工字形钢主梁和预制混凝
用下桥塔受力等进行详细的计算分析。根据分析
土桥面板,二者之间通过剪力钉连接。桥塔采用
结果,在地震力作用下,形塔下横梁拐角处受力
形钢筋混凝土桥塔。斜拉索采用平行钢丝拉索,平
大,且其下塔柱向下收敛,视觉效果相对较差;
行索面,梁上标准索距为. 。该桥采用纵向半 形塔抗震性能相对较差,需要
较大的上横梁尺寸,与
飘浮体系,顺桥向在桥塔下横梁和梁体间设置纵向 塔柱尺寸差异过大,不协
调。综合以上因素,该桥最
粘滞式液压阻尼器,横桥向在桥塔内侧设置横向抗 终采用改进的形桥塔图,
桥塔上塔柱竖直,横
风支座。
桥向中心距与主梁中心距相等,均为 ;中塔柱 倾斜;为减小桥塔承台距离,下塔柱外侧竖直,通过 桥塔
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
比选
内侧逐渐加宽的方式满足下塔柱受力要求。 该桥桥面相对较宽主梁、斜拉索锚固区及导流 板总宽达 ,且桥位处的地震效应和风荷载效 桥塔结构设计 .
应较大,出于对结构安全的考虑,单索面桥塔不纳入 塔柱 比选方案。桥塔设计时重点对形、钻石形、 桥塔上塔柱上横梁中心线至塔顶高度为.
菱形和宝瓶形等几种塔形进行分析比较图。 ,横桥向及顺桥向均竖直;中塔柱下横梁中心线 钻石形、菱形桥塔,受行车净空和视觉效果限 至上横梁中心线的高度为. ,横桥向中心线
制,需要的桥塔高度较高,桥面以上塔高最小要达到 倾斜,斜率为:.,顺桥向
侧面的斜率为
,该桥主跨跨径仅为 ,桥塔高度和主跨
:.;下塔柱承台顶至下横梁中心线高度
跨径相对不协调,且不经济。宝瓶形桥塔采用曲线 为. ,横桥向外侧面竖直、内侧面的斜率
线形,造型较美观,但构造繁琐、受力复杂、施工难度 为:.,顺桥向侧面的斜率为:.。
大,且需设置道横梁以满足结构横桥向的抗震、抗 塔柱采用矩形空心截面,在四角设置半径为. 风需要。形桥塔塔柱竖直向上伸展,雄伟高耸、 的圆倒角,见图。上、中、下塔柱顺桥向壁厚分 简洁大方;行车视野开阔,造型厚实稳重,与主桥跨 别为.,.,.
;横桥向壁厚分别为.,.,
.
径、主梁梁高等比例协调,景观效果好;另外,施工方 。在塔底设置高. 的实体段。
便,造价经济。经比选,该桥最终确定采用形 为保证桥塔上塔柱钢锚梁长期处于干燥空气 形
钻石形
菱形 宝瓶形
图桥塔方案示意.
万方数据
厦漳跨海大桥南汉主桥桥塔设计 田文民,王江波,冯云成,牟宗军
独立的干燥风循环系统,形成每个区域内的空气循环。因上塔柱空间较小,
除湿机安装在桥塔上横梁
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内。桥塔中塔柱及下塔柱设置通气孔及泄水孔。为 \
方便桥梁施工及运营养护人员从桥面进入塔柱,在 躲
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塔柱和桥面相交处上方设置一人洞,洞门采用成品 琵;
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防渗水气密性门。
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一 一 髦
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、 采用钢锚梁平衡中跨和边跨斜拉索之间的水平 分力、降低斜拉索水平分力引起的桥塔箱形截面的 桥 拉应力。钢锚梁由锚垫板、承压板、主板、横隔 旧
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塔
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由
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板、连接板及加劲肋等构件组成。钢锚梁采用开口
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线
箱形截面,截面尺寸为 高 宽,
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一 腹板厚度为 ,顶板厚度为 。钢锚梁端 一
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一
部支承在钢牛腿上,钢牛腿采用剪力钉与塔柱内壁 连接。钢锚梁及钢牛腿采用钢材。为保证 旧
卜 卜
斜拉索锚固区塔柱截面在换索等极限状态下的承载
萎
量。上。
能力,在斜拉索锚固区还配置了一定数量的预应力『 ; . 封底混 筋。预应力筋采用“”形布置的精轧螺纹钢筋
肆喜
凝土
。
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上。
.桥塔横梁
位:‰
塔柱上横梁及下横梁为全预应力混凝土结构,
图桥塔构造
.
箱形截面。上横梁外轮廓尺寸为. 高.
宽,箱体壁厚均为. ;下横梁外轮廓尺寸为
。 .
中,在上塔柱区域内安装除湿系统。为保证该区域 高 宽,箱体壁厚均为. 。
上
内相对湿度水平,达到钢锚梁长期防腐的目的,上塔 横梁共布置了束声?预
应力钢绞线束,下横
柱相对湿度应控制在%以下。每个上塔柱作为 梁共布置了束??预应力钢绞
线束。为方
个区域共个,每个区域设置台处理风量为 便塔柱混凝土模板制作及预应力
钢束封锚,所有预/功耗 / 的除湿机,组成个 应力钢束均采用深埋锚工艺。为满
足塔柱与横梁间
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.单位:
图塔柱截面
.
万方数据
桥梁建设
内力传递的要求,横梁长度方向的钢筋锚固于塔柱 况:恒载风荷载;工况主
梁最大双悬臂工况:
恒载风荷载主梁不对称安装;工况正常运营
内、预应力钢绞线锚固于和横梁对应的塔柱外侧。
工况:恒载汽车荷载温度荷载基础变位荷载
.塔冠
塔冠截面的外轮廓尺寸与上塔柱相同,壁厚. 波浪力十风荷载;工况大风荷
载工况:恒载
,在塔冠以下设 汽车荷载温度荷载基础变位荷载波浪力极
,外侧壁高. 、内侧壁高.
置道厚. 的横隔板,为方便排水,其表面设置 限风荷载;工况偶然荷载工况:
恒载地震荷
%的横坡。横隔板上设置人洞方便施工人员及机 载邓;工况偶然荷载工况:
恒载船撞荷载。根
械进出。 据计算结果,工况中地震荷载参与组合的偶 然荷载控制设计,该工况下桥塔各控制截面地震内 .桥塔基础
力见表。
桥塔基础采用群桩基础。承台采用哑铃形截面 由塔柱底承台和承台之间的系梁组成,截面尺寸 表 工况中地震荷载下桥塔控制截面内力
×。
为。 ,厚度为 ,系梁宽 ,与承
.
台同高。承台和系梁均设置厚 的封底混凝土。 纵向竖向地震波时的内力 横向竖向地震波时的内力 承台和系梁采用海工混凝土,封底采用海 控制 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩
截面
工混凝土。群桩基础采用钻孔灌注桩,每个桥塔下共有根基桩桥塔每个塔柱
下分别布置根变
截面钻孔桩,间距. ;系梁下布置根变截面钻
孔桩。桩径在桩顶下一定范围厦门侧 ,漳州
。所
侧 内为. ,进入基岩后变化到. 由表可知:桥塔最大内力出现在塔底顺桥向 有基桩均为嵌岩桩,厦门侧桩长 ,漳州侧桩长
边缘处。根据计算结果进行配筋设计,塔柱竖向配
.。受地震力控制,基桩在桩径为. 的范围
置直径为 的柬筋,根组成束,按间距
内设置永久钢护筒参与受力。钢护筒采用壁厚为 布置局部有调整;采用直径
为 的钢筋
的钢材制作。 作为箍筋,按间距 布置,在塔底及近横梁处间 距加密至 ,考虑到斜拉索锚固区的复杂受力
结构分析
状态,上塔柱箍筋采用直径为 的钢筋,按间
.
整体计算
距 布置。
桥塔是由塔柱、横梁构成的空间框架结构,须承 .局部分析 受自重、由斜拉索传递来的永久荷载与活荷载、风荷 钢锚梁是桥塔上塔柱
的主要受力构件。取索力
载、温度荷载、船舶撞击力、地震荷载、施工荷载等作 最大的号索边跨侧
和中跨侧的倾角分别为
.
用。该桥除汽车荷载、温度荷载外其他可变作用或 。和. .
。,最大索力分别为
.
偶然作用主要有:?风荷载。设计风速为桥位区离 和 对应的钢锚梁作为研究对象。
平均海平面 高度处,频率/的 平 采用空间有限元程序建立该钢锚梁及相应
均最大风速一. /。?波浪力。按 钢牛腿有限元模型图,验算其受力。不考虑预埋
年一遇水位加上年一遇,%波浪作用进行设 钢板以及加劲钢板与混凝土的粘结力,剪力钉只参与
计。?地震荷载。概率水平年超越概率 抗剪,不参与受拉。在最大索力作用下钢锚梁的等效
%、概率水平年超越概率%地震动峰 应力见图,由图可知:钢锚梁及相应钢牛腿受力均
值加速度分别为
、 。?船舶撞击作 满足规范要求;钢锚梁端部组件较多,在巨大的斜拉
用。桥塔船撞船型为 吨级,桥塔主墩设防船 索索力作用下,各组件受力复杂;钢锚梁端部、圆弧过
。
撞力应不小于. 渡位置、端部加劲肋以及钢牛腿都有不同程度的应力
为验算桥塔整体受力,分别对裸塔和全桥进行
集中现象。钢锚梁梁端位移随索力的变化情况见图
整体计算。裸塔计算时,按其施工过程进行模拟,并 ,由图可知:在索力达到 之前索力~
进行风荷载加载。全桥计算时,按主梁施工过程模 钢锚梁梁端位移曲线近似
为直线,局部应力集中引
拟,成桥后对所有可能的荷载组合逐一进行加载。 起的屈服范围较小,结构
处于弹性工作阶段。
种计算过程共考虑种荷载工况,工况裸塔工 另外,桥塔塔柱、横梁、承台系
梁按框架结构采
万方数据厦漳跨海大桥南汉主桥桥塔设计 田文民,王江波,冯云成,牟宗军 凝土。根据桥塔所处的环境和使用部位,分别采用
不同强度等级的混凝土和保护层厚度,见表。
表桥塔混凝土强度等级和保护层厚度
.图钢锚梁及相应钢牛腿有限元模型
.
电化学防护系统阴极防护。采用外加电
流阴极防护系统对桥塔的浪溅区塔身、承台和基桩
里的钢筋提供腐蚀防护,防护范围为桥塔标高
.~.
范围内。
钢锚梁防腐。钢锚梁及钢牛腿采用表面涂
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装和上塔柱内除湿的
方法
快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载
进行防腐。钢牛腿与混凝 图最大索力作用下钢锚梁的等效应力
土接触面不进行涂装,但在运输及存放过程中需采. 取措施防止该处钢板表面及剪力钉锈蚀。为保证上 塔柱内部的除湿效果,斜拉索和套筒之间应采用发 泡材料填密实。为保证腹板内侧、焊缝、边角及难于 喷涂到的部位等处的漆膜厚度,应根据钢板的焊接 顺序,适时将这些部位先行涂装。钢锚梁及钢牛腿 现场焊接区域在焊接施工完毕后应补涂防腐涂层。 结 语
厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔施工顺利,南、北桥 塔分别于年月、月封顶。整个项目于
年月日正式通车运营,运营情况良好。
南汉主桥桥塔技术先进、安全可靠、经济适用,其设 计成果可为类似桥梁建设提供借鉴与参考。 图钢锚梁梁端位移随索力的变化情况
.
参考文献:
用空间杆系程序进行局部受力分析;斜拉
中交第一公路勘察设计研究院有限公司.厦漳跨海大 索锚固区采用空间有限元程序进行局
桥工程施工图设计南汉主桥.西安:.
部受力分析。分析结果表明,桥塔各部位受力均满 .,.? 足规范要求,并有一定的安全储备。?
?
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防腐设计
混凝土强度及保护层厚度。该桥处于海滨
刘士林.斜拉桥设计.北京:人民交通出版社,
环境和海水环境,耐久性?要求高,为达到设计基
.准期年的要求,其混凝土均采用高性能海工混 ?. ? . 万方数据