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[斜拉桥] 河南开封黄河大桥

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龙行天下 发表于 2017-11-13 00:32:43 | 只看该作者 |只看大图 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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桥  名:河南开封黄河大桥
桥  型:PC部分斜拉桥
跨  径:主跨6*140m
桥  址:河南开封市
设计单位:河南省交通规划勘察设计院有限责任公司
施工单位:中铁大桥局集团有限公司、江苏法尔胜新日制铁缆索有限公司
混凝土用量:480123m3
钢材用量:63558t
造  价:15.48亿
建成日期:2006年11月

1、概况

开封黄河大桥位于开封市东北,桥梁全长7837.68m,主桥采用6×140m预应力混凝土部分斜拉桥(图1)。




图1  开封黄河大桥全景

大桥位于黄河中游冲积平原,为典型的游荡性河段,河道宽浅,两岸地形平坦。设计流量18100m3/s,最大冲刷水深18.61m。基岩以砂质粉土、粉细砂为主。开封市多年极端最高气温42.0℃,极端最低气温-17.5℃,年平均气温14.2 ℃ ~ 14.50℃,年平均降水量为670mm。


大桥按双向六车道高速公路标准,设计速度120Km/h;通航净高8m ,净宽35m;地震基本烈度VII度。

2.主桥结构
主桥上部结构为7塔8跨双索面预应力混凝土部分斜拉桥,桥跨布置为85.12m+6×140m+85.12m=1010m(图2)。采用塔梁固结、墩梁分离形式,墩顶设单排支座,构成连续梁受力体系。




图2  主桥桥型设置

(1)主梁
主梁采用变截面预应力混凝土扁箱梁,单箱三室断面,边腹板为斜腹板。箱梁顶宽37.4m,墩顶梁高5m,跨中梁高2.5m,梁高采用1.6次抛物线型渐变。中腹板厚0.6m,边腹板厚0.45m。从跨中至墩顶底板宽度由28.41m渐变为16.5m,底板厚按二次抛物线变化,由0.25m渐变为0.75m,顶板厚0.28m。箱梁墩顶设2道厚1.5m的横隔梁,在每根斜拉索锚固断面设置一道厚0.25m横隔梁(图3、图4)。



图3  箱梁跨中截面(尺寸单位:cm)




图4  箱梁根部截面(尺寸单位:cm)


箱梁采用悬臂浇注施工法施工,划分为18个块件,0号块长6m,1~7号块段长3m,跨中8~18号块段长4m。边跨合拢段长1.5m,主跨合拢段长3.0m。

箱梁采用三向预应力体系,纵向钢束有顶板束、腹板束和底板束,在墩顶及跨中无索区箱梁顶板、拉索横隔梁下缘布置横向预应力钢束。纵向、横向预应力筋采用钢绞线束。竖向预应力筋布置在中腹板内,采用精轧螺纹粗钢筋。

(2)桥塔及索鞍
在箱梁两侧各布置一个塔柱,塔高36m,结构高度28m。桥塔为钢筋混凝土矩形实体截面,横桥向厚1.7m,顺桥向宽6m。每个塔柱上与斜拉索对应位置设单排11个索鞍,竖向间距1m。索鞍采用钢板焊接成矩形焊接弧形钢箱(图5),在箱体内设置隔板,在箱体两侧焊接锚垫板,再在隔板及锚垫板上钻孔,穿入PE分丝管,在箱内压注C50微膨胀水泥浆形成索鞍结构。索鞍两端塔柱外侧设置抗滑锚,上部结构施工完成后在抗滑锚内灌注环氧砂浆以抵抗运营阶段产生的斜拉索两侧不平衡索力。对索鞍进行了足尺模型试验和有限元分析计算。



图5  索鞍构造

(3)斜拉索
斜拉索采用双索面形式,布置在主梁两侧,每个桥塔两侧对称布置11对斜拉索,每根斜拉索共34根φ15.24mm,首次采用环氧填充型钢绞线Ryb=1860Mpa,拉索外套HDPE管。斜拉索在塔顶通过索鞍转向锚固在箱梁两侧加厚翼缘板上,拉索锚固点间距4m。

(4)下部构造
主墩采用两个分离的箱型墩柱(图6),横桥向分别在墩顶和承台设置系梁加强桥墩的横向联结。墩身采用多边形箱型截面,截面外轮廓尺寸为6m×6m,墩高12.0m。主墩基础采用群桩基础,承台厚4m,每个桥墩设3排26根φ2m钻孔灌注桩,桩长83m。



图6  桥墩施工


每个墩柱顶设置一个100000kN球型抗震钢支座。要求固定支座双向、单向支座横桥向(固定支座墩为顺桥向)满足在温度力和汽车制动力作用下固定不动,而在设计地震力作用下可在滑动面上产生一定位移,以达到抗震消能作用。


(5)主桥施工
在桥位上游侧架设单线栈桥,利用栈桥搭设墩位施工平台,进行基础和承台施工。待承台施工完成后拆除墩位平台,安装塔吊进行墩身和上部结构施工。全部建桥物资通过栈桥运输,并通过栈桥上吊机吊装。

主梁0、1号块梁段在支架上施工,其它梁段采用后支点挂篮悬臂浇注(图7),斜拉索安装比悬臂浇注滞后一个梁段。主桥合拢从边跨向河心对称逐跨进行。斜拉索采用一次张拉到位,成桥后不进行调索。



图7  箱梁悬臂施工


3.主要技术特点及创新点
开封黄河大桥为目前国内一联孔跨总数最多、连续长度最大的多塔部分斜拉桥,也是目前国内已建主跨跨径最大的部分斜拉桥之一。该桥的建成通车为我国部分斜拉桥建设的重大突破。
(1)在国内同类型桥梁中首次采用环氧涂层填充型钢绞线锚固体系斜拉索,环氧涂层填充型钢绞线具有优异的防腐蚀性能。索体防腐引入一次性防腐的理念,提高了拉索寿命。
(2)通过对现有的钢绞线锚固体系进行改进,开发出适应环氧涂层填充型钢绞线的锚固体系,改善了钢绞线斜拉索锚固体系使用耐久性能和低应力安全性能。避免过去采用大、小钢管索鞍中钢绞线相互挤压变形、钢绞线受力不均的问题。  
(3)通过足尺模型试验和有限元理论分析,在国内外首次开发并采用了新型PE分丝管索鞍技术,通过在本桥桥塔索鞍应用,使施工工序大大简化,节约了投资,保证了工程质量。
(4)研制并采用万吨级大吨位球形抗震钢支座,解决了大吨位球形钢支座的抗震问题。


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