完工20很多年,虎门大桥为什么忽然“晃晃悠悠”?附设计施工图!

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文 | 刘燕

前不久,广东省虎门大桥产生出现异常颤动,许多 往日人民群众表达全部立交桥像波浪纹一样“起起落落”地晃动,引起强烈反响。

接着,立交桥管理方法单位封闭式了立交桥。中午3点32分,道路交通单位对虎门大桥开展了交通管制通告,提示经过车子绕路行车。

据统计,有关权威人物已赶赴现场。在综合性了哈工大深圳市教学区柳成荫、肖仪玉秀杨珺等教师建议后,权威专家剖析觉得,当场风力做到2m/s上下,引起桥梁限幅涡振。

据了解,由于虎门大桥已经检修施工现场,路面加了1.两米高的挡土墙,进而毁坏了横断面流线形引起涡振。现阶段,挡土墙已经拆卸。

桥梁涡振是一种兼具自激震动和逼迫震动特点的比较有限震幅震动,它在一个非常大的风力范畴内,可维持涡激頻率不会改变,造成一种“锁住”(lock-on)状况。桥梁涡激共震的比较有限震幅测算是一个十分关键但又出现异常艰难的难题,现阶段世界各国都还没产生一套较为详细的桥梁涡振剖析基础理论。

对于此事,在我国知名桥梁构造权威专家葛耀君称,虎门大桥的振动并不会对桥体的刚度构造造成危害,也在安全性范畴以内。另外中山大学土木工程学校专家教授华康也表达,悬索桥在设计时候有一个颤动的安全性范畴,“人眼由此可见的左右波动,也是一切正常的,要是在一定范畴内就不容易危害安全驾驶”。

广佛北行61转虎门大桥导流线全封闭式,造成 该道路驾驶迟缓一公里。

虎门大桥是广东地区一座联接广州黄埔区与广东省东莞市东莞虎门的海底隧道,是广佛珠高速公路网的关键构成部分,因其联接湘江海峡两岸,沟通交流深圳市、珠海市等关键大城市,是广东省沿海城市的关键枢纽站。虎门大桥于1991年开工基本建设;一九九七年完工全线通车;1998年根据工程验收。

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虎门大桥系國家重中之重工程项目

多种技术性曾获自主创新巨奖

项目投资近30亿人民币的虎门大桥是國家重中之重工程项目,有着多种中国或国际性优秀水准工程设计和加工工艺,是在我国第一座真实实际意义上的规模性智能化悬索桥,被觉得意味着二十世纪我国桥梁基本建设的最大造就。

“虽然虎门大桥位于强台风多发性地区,可是在设计之初早已考虑到这一要素,抗冲击指数肯定是很高的。大家都知道,桥梁安全性最怕的是产生共震,可是这种要素在设计之初也都早已充足考虑并防止”。深圳市移景设计企业工程建筑设计师贾永曾长期性从业桥梁设计工作中,他告知中国经济时报新闻记者,“虎门大桥到现在但是二十年的時间,在我国的桥梁绝大多数都是按百年老整体规划来设计,因此不大可能是设计缺点”。

照片

虎门大桥基本建设期内,在我国的大单跨当代悬索桥技术性能够 说成空白页环节,沒有现有的工程施工标准规范和设计标准。例如悬索桥的设计、抗冲击平稳、大型铸件的生产制造、簿板超高型加劲钢箱梁的制做与电焊焊接、大中型工程施工专业设备、工程施工搭建、工程施工操纵等都必须靠我国团体独立设计、处理。尽管我国初期曾有大跨连续刚构桥的设计工程施工工作经验,但应对虎门大桥的更大单跨,还需处理设计中构造综合化产生的一些核心技术。

从之后的状况看来,我国的技术工程师们非常好地完成了设计和修建工作中,业界广泛认为虎门大桥在中国桥梁有史以来有独特的影响力,不但因为它关键的所在位置,也是由于其工程规模大,构造新奇,受外部环境危害大,不论是设计還是工程施工均为中国初次试着。正由于这般,虎门大桥新项目不但得到詹天佑建筑专业巨奖,更有数项技术性获广东国家科技进步奖和国家科技奖。

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桥梁实时监测系统软件必不可少

但维护保养有所不同

桥梁的安全性,包含抗震等级和抗冲击全是在设计和修建中的重要因素。一般状况下,桥梁有轻度的摇晃是一切正常的,可是假如力度十分大就需要造成留意。以便即时掌握桥梁的安全性因素,当代桥梁一般都是有健康监测与评定系统软件。它是一套硬件软件融合的系统软件,对桥梁的缝隙、航线、交通量等各个方面状况,开展数据收集和剖析,另外对立交桥的工作温度、混泥土应力应变、振动状况、挪动状况等开展实时监测预警信息。

专业人士告知中国经济时报,虎门大桥也有一套那样的检测系统,根据对桥的持续偏移实时监测,掌握桥梁构造在各种各样功效下的具体支承情况和工作中情况,点评构造的结构力学特点与在设计载荷功效下的工作中特性。另外根据对检测結果剖析获得构造的震动主要参数,认证构造的抗冲击、抗震等级设计,完成对大跨桥梁的安全性实时监测。

值得一提的是,那位专业人士表达,工程建筑的检测服务器维护起來并不易,一般十年上下硬件软件都必须升级,一些新项目并不一定能立即换置升级,但他也注重,桥梁检测是全部工程建筑中更为关键的,像虎门大桥那样的关键核心区检测系统应当会保持稳定运行。

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英国塔科马海峡大桥曾被轻风催毁

针对本次虎门大桥出现异常颤动,一开始很多人觉得是那时候主桥风力过大导致的。但也是有本地群众表达那时候尽管风挺大,却也“沒有非常浮夸”。

说起来,在历史上还真有风并不大,但桥晃塌了的实例产生。最知名的就是英国塔科马海峡大桥在轻风中坍塌。

塔科马海峡大桥是坐落于英国新泽西州塔科马的悬索桥。在工程施工时就曾产生过晃动,桥完工全线通车后,摆动得更为强大。听说,在一些生活里,桥身左右震动的力度竟达1.5米,促使司机看不到在它前边行车的小车。本地群众称它为扇舞的格蒂。1940年,在全线通车四个月后这座桥梁忽然坍塌。据记述,那时候的风力并不高,照理那样的风力本解决立交桥够不了威协,但立交桥還是戏剧化的被轻风催毁。

此次塌陷被觉得是流体力学和钢结构设计不严实引发,对事后的桥梁设计和修建造成深刻影响,之后全部的桥梁,不论是总体還是部分,都务必根据严苛的高等代数和风洞检测。流体力学和共震试验变成了工程建筑水利学的必修课程。

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虎门大桥

概述

虎门大桥坐落于广东广州西南约42km,位于鸦片战争皇陵的旧址上,跨过湘江外东北物品海峡两岸,是联接湘江海峡两岸及粤东地区、西南地区的关键枢纽站,是沟通交流港、澳及广东省沿海地区的一座巨型桥梁。由超越主航道的跨径888m的悬索桥、超越辅航线的跨径27b250的预应力钢筋混泥土持续钢结构桥和东、中、西引桥构成,还包含隧道施工3座,总长4606m。

虎门大桥全景图片

桥位东、西海峡两岸为丘陵区,江水宽340b250,江心有三岛,北为上横挡岛,南为下横挡岛,大西北为大虎岛;桥位属亚热带海洋性气候,年平均温度为22℃,年均值降水量为1668mm,夏天受台风;主航道水位约30m上下,辅航线水位一般为6m~十米,形槽为15m;主航道江底除岩层暗流外,堆积有板岩、河卵石,在虎门大桥东塔以东面路基为泥灰岩和石英砂岩,西边为中细砂黑云母花岗石;辅航线江底较平整,表面为细沙、沙砾所遮盖。

虎门大桥为六行车道平原区微丘高速路特大桥,设计速率120km/h;桥位于50m高百年一遇10min均值较大风力数值50.1m/s,桥位于设计风力为61m/s;抗震设防烈度六度按七度布防。航运静空:主航道:60m × 300m(高×宽)设计航运五万载重吨

主桥构造

虎门大桥主航道桥为单跨888m的单跨双铰加劲钢箱梁悬索桥。桥跨布局为302 888 348.5m。

主桥桥型施工平面图

(1)索塔

索塔基本依据不一样的地质学标准,东塔采用上、下分体式的群桩基,每一个塔柱下由16根Ф2.b250的冲孔灌注桩构成,西塔上下游选用平面图规格为12m×16m的扩大基础,中下游选用12根Ф2.b250的冲孔灌注桩。

索塔塔身选用端梁框架剪力墙,由两边塔柱及正中间的三道系梁构成,塔柱为混凝土结构中空厚壁构造,系梁为预应力钢筋混泥土中空厚壁构造。路面之上89.86m,基顶之上147.55m,高跨比1/6。

东塔选用旋转模版工程施工,西塔选用电动爬架拆浇铸工程施工,系梁选用膺架法工程施工。东、西两塔工程施工后单跨差<8毫米,相对性精密度为1/111000。

东、西塔塔柱旋转模版施工图纸

(2)锚碇

东、西锚碇方式均为作用力式锚碇,东锚碇基本为明挖扩大基础,基本下以砂质板岩,设计摩擦阻力指数为0.4,设计操纵主缆抗拉力为2×172 605kN,应用混泥土4.4万方。西锚碇为选用地下连续墙方式工程施工的环形扩大基础,基本为花岗石。设计摩擦阻力指数为0.6,抗滑安全性能2.3,设计操纵主缆抗拉力为2 x×174 405kN,应用混泥土7.五万方。选用槽钢钢筋锚固系统软件。

锚碇钢框安裝成形外景图

(3)主缆和吊装绳

单条主缆由110束预制构件索股构成,在索夹处横断面直徑为678.7mm,索股平均长度为1634m,全桥同用热镀锌高强度不锈钢丝7638t,在其中一半是应用江苏大连钢丝厂研发的。80%的索股在现场制做,随后立即牵引带上桥搭建。索股两边为锌、合金铜注浆的热铸锚。每根主缆分四段开展安全防护。海峡两岸锚跨及主座板一部分用除湿技术性,露出一部分用缠丝、建筑涂料等七层安全防护。主缆矢跨比为1/10.5。主缆索股之前锚方法立即与槽钢支撑杆钢筋锚固,用钢垫块调整长短。

吊装绳在全桥的布局形式为平行面垂直于吊装绳,每一个起吊由四根Ф52mm的高品质金属材料芯热镀锌圆股镀锌钢丝绳构成,吊装绳与主缆的联接选用背骑式,吊装绳根据主缆上的索夹槽孔骑越主缆,锚于钢箱梁风嘴内。

吊装绳和钢箱梁联接结构图

(4)主索鞍、散索鞍、索夹

主索鞍、散索鞍由主(散)索鞍本身、上、下支承板、安裝板(基座)、挡板、支撑杆等构件构成,主(散)索鞍本身为铸焊组成件,由鞍槽及座板两一部分构成,鞍槽为不锈钢铸件,座板为碳钢板焊件。主索鞍本身顺桥向分为2个一块,以缓解起吊净重,安裝到位后用地脚螺栓连总体。

索夹设计成鞍形,每一个索夹由2个一块不锈钢铸件构成,在主缆上上下对合后以挤出机螺杆和螺帽将其连接成总体,拧紧于主缆之中,在其中高强度螺栓用新研发的压扭液压扳手拧紧,并专业制订了载荷管理方法技术规范,开展索夹摩擦阻力模型试验。全桥索夹分6种种类,一类为紧贴索鞍的封闭式索夹,一类为边跨主缆索夹,中跨索夹分为4类,以融入主缆与吊装绳中间不一样的交角。

(5)加劲钢箱梁、橡胶支座

加劲梁横截面方式为U型加劲肋正交和异性朋友板路面的偏平闭口粉刺流线形的单箱单室横截面,空心板梁全宽(包含风嘴)为35.6m,梁高3.011m,路面设2%的双重横披。梁的高跨之比1/295,宽跨比1/25。路面板厚12mm,底版与斜梁端的薄厚为11mm。钢箱梁每2m设一道横隔板。虎门大桥悬索桥钢箱梁共区划为39阶段,规范段约重300t,选用起重机提高跨缆起吊机及液压机跨缆起吊机起吊钢箱梁,阶段中间选用全横断面电焊焊接联接。

次梁设定滑动式纵向橡胶支座及横着抗冲击橡胶支座,以各自承担次梁纵向轴力和水准轴力。

加劲钢箱梁横截面结构图

液压机、起重机提高跨缆起吊机吊装钢箱梁

关键技术性特性和创新点

虎门大桥悬索桥是在我国第一座真实实际意义上的规模性智能化悬索桥,该工程项目的关键新技术应用与创新点为:

(1)开发设计了一套详细的当代悬索桥构造分析程序;根据实验科学研究和工程项目实践活动,创建了系统软件而详细的悬索桥上端结构工程施工检测与控制系统;

(2)根据在我国较大限度的气延展性风洞试验,对工程施工期内与成桥后的抗风力能开展了剖析,认证了设计主要参数,明确提出了钢箱梁组装全过程中安全性渡强台风的技术措施,确保了立交桥的抗冲击可靠性。

(3)在中国首先选用偏平钢箱梁阶段间全电焊焊接的结构形式,解决了在空心板梁起吊状况下的焊接空隙调节加工工艺和焊接工艺。

(4)初次在中国取得成功设计、制做、搭建了每一股127丝的大中型预制构件索股及大中型铸焊组合式主、散索鞍。

(5)初次在中国桥梁基本中选用地下连续墙防潮技术性,解决了悬索桥西塔基本喷护比较严重高低不平的瓶颈问题;

(6)研发出高质量的悬索桥工程施工专业设备,研制超大钢箱梁起吊的油压千斤顶提高式跨缆起吊机和紧缆机等

其得奖新项目以下:

(1)《 虎门大桥》喜获第二届詹天佑建筑专业巨奖。

(2)《虎门大桥CH-150型架桥机》新项目获一九九七年广东科技进步发展三等奖。

(3)《虎门大桥建设成套技术》新项目二零零一年喜获國家科技进步进步奖二等奖。

(4)《虎门大桥建设成套技术》新项目于1998年喜获交通运输部科技进步进步奖一等奖。

(5)虎门大桥喜获1998年度交通运输部道路工程高品质工程项目一等奖。

(6)虎门大桥东锚深基坑开挖与安全防护技术性喜获一九九七年广东科技进步发展三等奖。

(7)液压机提高跨缆起吊机喜获1995年广东科技进步发展二等奖。

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相关资料

施工单位:广佛珠高速路虎门大桥公司

设计企业:主桥工程项目由交通运输部道路整体规划设计院设计;东、西引道由交通运输部第二道路勘测设计院设计

施工企业:广东长大了道路工程公司

混泥土使用量:848 272.5m

不锈钢板材使用量:111 087.9t

造 价:29.4亿元

完工时间:一九九七年4月28日完工

西锚碇地下连续墙工程施工

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