【doc】科林斯湾上的里翁—安蒂里翁4塔斜拉桥

【doc】科林斯湾上的里翁—安蒂里翁4塔斜拉桥 科林斯湾上的里翁—安蒂里翁4塔斜拉桥 科林斯湾上的里翁一安蒂里翁4塔斜拉桥许兆斌,龚志刚9 科林斯湾上的里翁一安蒂里翁4塔斜拉桥 编译许兆斌,龚志刚 (中铁大桥局桥科院,湖北武汉430034) 摘要:介绍在建中的希腊科林斯湾上里翁一安蒂里翁4塔斜拉桥的塔墩基础,结合梁结构,斜拉索体系等的 工程概况.重点阐述该桥为满足抵抗大地震要求,解决深达65m海水中施工难题而独创的9Om的塔墩基础的 设计与施工,并藉此说明该桥与其它桥梁不同的特别之处. 关键词:海峡桥;斜拉桥;结合梁桥;桥梁基础;桥梁设计;桥梁施工 中图分类号:U448.27;U445.55文献标识码:A文章编号:1671—7767(2003)O2—0009—03 一 百万年前,希腊最南部的伯罗奔尼撒半岛和 大陆紧紧连在一起,科林斯湾并不存在.在几千年 的过程中,伯罗奔尼撒半岛向南移动,形成科林斯 湾.科林斯湾今天几乎将半岛的大部分地区,如奥 林匹克运动会的发源地一奥林匹亚城等,与希腊本 土分隔开. 目前,科林斯湾上以一个缓慢而不可靠的可运 送机动车辆的轮渡系统作为希腊西北部与伯罗奔尼 撒半岛之间的主要连接通道.不久,一座特别的桥 梁将取代这个每天大约可运送10000辆车辆,但在 恶劣天气和强风时不能运营的轮渡系统.这座桥梁 就是里翁一安蒂里翁(Rion—Antirion)大桥,它将 使横跨海湾的时间从45min减少到5min,并且不 会受到天气的影响.人们希望这座桥梁不仅方便希 腊西北部与伯罗奔尼撒半岛之间的旅游,而且也能 方便交通,给两者都带来经济效益. 1992年希腊政府确定建造/经营/转让 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 是 里翁一安蒂里翁大桥项目交工的最合适的 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 形 式.由于这种合同形式在希腊是新颖的,经过长时 间的谈判,1996年由一家法国设计与施工企业一 VINCE工程公司领衔的财团赢得合同,该财团用2 年多的时间筹集了必要的资金后,合同于1997年 12月开始生效. 2004年里翁一安蒂里翁大桥建成时,将成为世 界上最长的斜拉桥.该桥跨越2500m宽的水域,由 1座长2252ITI斜拉主桥和2座分别长392m(里翁 侧),239m(安蒂里翁侧)高架引桥组成.主桥设有2 孔长286m的边跨和3孔长560m的中跨(如图1所 示).主桥桥塔建造在4座妇Om的基础上,它们是 迄今世界上所建的最大的桥梁基础,基础支承在海床 上.桥面由一端锚固在桥塔上的斜拉索悬吊. 大桥建设所处的环境集中了多项自然难题,因 而使得工程相当复杂.海水深达65m,海床为非常 厚的松软冲积层土层,并有大地震活动,包括潜在的 地壳构造运动的可能性,这些均给桥梁结构工程师 们提出了难以应对的挑战. 地震的威胁来自史前引起伯罗奔尼撒半岛离开 希腊本土的地壳漂移.现在半岛仍以每年几毫米的 距离漂离希腊本土.其结果是,桥址地区存在几个 活跃断层,可以产生大地震.在过去的35年里,科 林斯湾曾经发生过3次大于里氏6.5级的地震. 考虑到地震威胁,合同规定该桥应能抵抗2000 年一遇的地震,这种地震的海床面反应谱应为 0.48g的最大地面加速度及周期达1s时,1.2g的 最大加速度.此规定的反应谱比与1999年发生在 土耳其伊兹米特的里氏7.4级地震相当的反应谱更 图1在建中的里翁一安蒂里翁大桥总体布置 收疆日期:2002—12—24 编译者简介:许兆斌(1965一),男,工程师,1992年毕业于武汉工业大 学工业与民用建筑专业. 单位:m lO世界桥梁2003年第2期 为严格.该桥还必须能适应达2m的竖向和水平 向断层运动.虽然该桥必须设计成能抵抗按8.2 m/s行进,160000t油轮的撞击和能抵抗强风,但 抗震条件控制整个设计. 海床的岩土条件加剧了地震荷载带来的挑战. 对海床以下深达100m的土质调查 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 明没有岩石. 事实上,根据进一步的地质研究,相信甚至在海床以 下500m也无岩石.这意味着大桥将建在土层而 非岩层中.大部分地方,从淤泥面向下4,7m的 土层由非粘性砂及砾石层组成,再往下的土层纵剖 面是相当不稳定及混杂的,包括砂,粉砂及粉粘土 层.超过30m以下的土层较为单一,主要为粉粘 土或粘土. 考虑到土层的特性,液化对于设计人员来说,似 乎不是一个问题.但在大陆岸侧的第一个20m的 范围被认为会受到影响,这使得工程师为安蒂里翁 侧的高架引桥设计了很深的桩基础. 基于上述土层条件,为了研究一种适合主桥基 础的方案,对桩基础,深埋沉井,土壤置换土等方案 进行了调查,以决定基础的成本,可行性和技术可靠 性.分析表明,只要海床上表层20m范围内的土 层可改善为抗剪强度足以承受大的地震力及在极端 地震活动中,足以承受大桥可能经受的液动水压力, 浅基础就是最满意的解决方案.所以表层土层采用 专门为本项目研制的,称之为基底夹心层的方法加 固.所谓的基底夹心层包括将声2m,长25,30m 的钢管,按7,8m的一般间距(视塔墩要求而定) 打入表土.每个塔墩处,大约打人了150~200根钢 管,然后在钢管处覆盖上厚3m砾石层,在其上设 置塔墩基础.在最靠近安蒂里翁岸侧,不需要上述 夹心层,因为在该处已经有很厚的砾石层存在. 虽然夹心层类似于桩基础,但它们并不起桩基 础的作用.由于夹心层与塔墩基础底座之间没有连 接,基础底座可随土壤向上移动或横向滑动.为了 验证这种创新性的土层加固方式,在一家法国政府 主管的研究土木工程,交通和环境工程的机构一桥 梁与道路中心试验室进行了广泛的数字模拟研究及 离心模型测试,研究及测试证实了基础设计的可 靠性. 每座建在加固土层上的基础底座为声9Om的钢 筋混凝土沉井.由于规模大,沉井由32片厚1m的 放射状横梁加劲(如图2所示).横梁长26m,梁的 高度从沉井中心处的13.5m递减到沉井边缘处的 9m.在基础底座之上,是一个直径从底部38m向 上递减为27m的锥形混凝土竖井,由此构成海中 基础的上部.这部分基础的高度视各塔墩位置处的 水深,为37,53m.在海平面以上,两座中间塔墩 为高28m的八角形墩,两座端部塔墩为高6m的 八角形墩,墩顶是高16m的倒金字塔形承台,承台 为正方形,每边长40m.4根高强钢筋混凝土塔 柱,每柱截面4m,将支撑在承台上.4根塔柱相向 折角,在塔柱上部连接在一起,以提供必要的刚度来 支承不对称运营荷载和抵抗地震力.塔柱上部刚性 地埋入高35m的塔顶,并含有钢芯结构,与那里的 两道厚2.5m的竖直混凝土墙连接.每座桥塔及 基础形成一个独立的结构,从海床到塔顶高230m. 图2里翁一安蒂里翁大桥桥塔基础示惹 上述桥塔基础十分巨大,且造价昂贵,但需要的 基础数量不多,因为它们可以支承很大的跨度.工 程早期,曾对跨度约为1500m的悬索桥方案作过 研究,发现多塔斜拉桥方案更为经济.但是,能满足 毗邻塔墩之间可能发生的2m的地壳构造运动却 是一个很大的挑战.最后,设计人员认为采用长 2252m,完全从塔顶端悬吊的连续桥面是最佳方 案,这将形成一种隔震系统,足以有效地大幅度减少 地震力对桥面的影响,并能提供足够的可适应塔墩 间相对位移的柔性. 桥面宽27m,每向2车道,采用结合梁结构. 每侧设有1片高2.2m的纵向钢板梁,横向钢板梁 也高2.2m,在纵向上,按每隔4m的间距与纵向钢 板梁连接.钢板梁上铺设厚0.25m的混凝土板. 斜拉索分两排锚固在桥塔顶端,呈扇形倾斜至 桥面两侧,然后锚固在桥面上.斜拉索采用的是弗 来西奈国际公司VINCI的一家子公司设计的体系. 该体系中,每根镀锌钢绞线由各自的聚乙烯护套防 护.最粗的斜拉索由7O根钢绞线组成,每根钢绞线 直径为15mm. 由于桥面悬吊,它将可以在纵向上,自由地适应 温度和地壳构造运动引起的位移.在横向上,桥面 又犹如一个钟摆,大地震期间产生的桥面位移将由 科林斯湾上的里翁一安蒂里翁4塔斜拉桥许兆斌,龚志刚 连接在每座桥塔底部的4个液压阻尼器缓冲.每个 阻尼器缓冲能力,无论是受拉还是受压,约为3500 kN.在极端地震条件下,桥面和桥塔之间容许的动 态相对位移约为3.5ITI,速度可达1.6m/s.但是, 在强风期间,为使桥面保持应有的位置,需要设计一 个额外的系统.本桥采用抗力为10000kN的水平 支柱,用它连接桥面与每座桥塔底部,在大地震中, 该支柱将折断,并激活阻尼器.这种阻尼器的原型 试验最近由加利福尼亚州运输局在圣地亚哥的加利 福尼亚州立大学的一试验室进行,试验结果验证了 阻尼器的设计方案. 与主桥两端高架引桥的连接必须适应由温度, 地壳构造运动及地震力引起的斜拉桥桥面的巨大的 位移.在运营条件下,桥面纵向位移可以达到2.5 ITI,但横向位移可忽略.在极端条件下,纵,横任何 一 个方向,多达5ITI的位移均可以发生.由于这个 缘故,斜拉桥桥面的两端各由一高14ITI的垂直钢 框架支撑,该框架可适应上拔荷载和桥面纵向位移 的需要.桥面与钢框架的连接方式同桥面与桥塔底 部的连接方式一样,设有2个阻尼器和1根支柱. 目前里翁一安蒂里翁大桥所有的基础已经就 位,第1座桥塔的施工也正在进行中.在深65ITI的 海水中,进行海床疏浚,土层夹心层钢管打入,砾石 层铺设及整平是主要的海上作业,需要有特殊的设 备和工艺.施工中采用了一艘专门定做,按石油工 业常用的固定式半潜钻井平台同样设计构思设计的 驳船,不同之处是驳船可从一个位置移至另一位置. 将锚碇沉入海底,并与垂直锚绳系在一起,以保持驳 船稳定,驳船上布置打桩和铺石设备.一旦一个位 置的海上工程完成,将锚碇提起,再将驳船移至下一 位置. 基础采用的施工方法也就是常用于修建近海混 凝土平台的方法,即每个基础的底座先在干船坞建 成15ITI高,再拖至并停泊在湿船坞,在此基础底座 与锥形竖井一道施工完成,并浮运到海湾中基础的 最终位置,然后沉入水中. 里翁一安蒂里翁大桥基础的众多特点使得基础 的施工工序颇具特色.建在工地附近的干船坞长 200ITI,宽100ITI,深14ITI,可同时进行两座基础底 座的施工.一旦两座基础底座中的第1座完工,将 它拖到湿船坞后,将第2座部分完工的基础底座浮 运到原来为第1座基础底座的位置,并用它来关闭 干船坞.这就可使船坞中的水被抽出,以便完成第 2座基础底座,并开始施工第3座基础底座. 在锥形竖井在湿船坞施工过程中,基础底座保 持漂浮及锚固状态,底座的平衡对风及水流非常敏 感.利用底座由放射状横梁组成的32个隔仓及通 过计算机24h控制的不同的配重系统,来保持底座 完好地垂直.一旦基础底座最终就位,往底座内注 水,加快底座下沉,下沉速度是显着的(达0.2,O.3 m).这种预加荷载方法在竖井及倒金字塔形承台 的现场施工中一直保持,以便在塔柱开始施工之前, 可对不均匀下沉进行修正. 桥塔顶部的钢芯结构用吊臂高达170ITI的大 型浮吊吊装就位.桥面钢结构正在由位于英国达灵 顿的克利夫兰桥梁工程有限公司制造.桥面梁段长 12ITI,宽27ITI,与混凝土板一道,在现场安装.桥面 梁段采用平衡悬臂技术架设,即每段梁由浮吊运送 并吊装,与已经安装好的梁段栓接,再连接上两根新 的拉索. 里翁一安蒂里翁大桥在设计与施工方面展示了 其独有的特点,许多特点均是源于满足抗震要求. 这项投资为7.5亿美元的工程由特许公司一 GEFYRAS.A.(由VINCI集团公司和几家希腊承 包商组成)的股东筹资,欧洲投资银行向GEFYRA s.A.贷款及希腊政府给予补贴.随着桥梁基础的 完工及第1座桥塔施工的进行,整个工程正在按预 期目标于2004年12月建成. 参考文献: [1]Jean-PaulTeyssandier.CorinthianCrossing[J].Civil EngineeringMagazine,2002,10.