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1、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
2、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
3、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。 512 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
4、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
5、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
6、,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。施工图定位船190005520019000北岸南岸一般施工水位200.00滨江路1000t.m塔吊扣 塔运输驳船平面布置图184.00、75
7、200、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、250250 40155 .00155 .00160 .00160.00160.00160.00160.00160 .00160.00160.00160 .00160 .00160 .00155 .00155 .00155 .00155 .00155 .00155 .00155 .00155 .00155.00155 .00155 .00184.00160 .00155 .00155 .0066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
8、,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,我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3140.5m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。朝天门长江大桥九大科技
9、攻关项目:(1)552m 跨钢桁拱桥悬拼技术研究 (2)钢桁拱大悬臂安装防倾覆技术研究 (3)14500T 球形支座安装精度控制技术研究 (4)钢桁拱及刚性系杆无应力合龙施工技术研究 (5)先拱后梁施工体系转换控制措施研究 (6)大跨径桁架拱桥架设方法与安全保证措施研究 (7)大跨径架拱桥施工控制技术研究8)大跨径桁架拱桥节点抗疲劳试验研究 (9)大桥安全监测的信息化技术研究。经过各项会议的讨论、各项指标的尘埃落定、设计和施工单位的一致认可,朝天门 长江大桥的具体工艺流程在 2004 年确定。于该年年底正式动工兴建。施工工艺流程(12 个步骤)步骤一1.利用第一个枯水期施工基础;2.同时进行边
10、跨临时支架、施工栈桥、预拼平台(堆场)的搭设施工,安装施工塔吊;3.施工主墩和过渡墩墩身。南岸北岸、1、2、3、1、2、3、190005520019000施工水位常年洪水位184.32施工水位190005520019000北岸南岸步骤二1. 利用塔吊安装第一节间钢梁;2. 在钢桁梁上拼装架梁吊机;3. 架梁吊机进行试吊。南岸北岸、1、2、3、1、2、3、190005520019000施工水位常年洪水位184.32施工水位190005520019000北岸南岸步骤三1. 利用架梁吊机借助临时支撑依次架设边跨钢梁的所有构件至主墩;2. 在架设过程中根据要求对钢梁后端进行适当压重,保证钢梁的安装过程
11、中倾覆稳定安全系数 大于 1.3运输驳船运输驳船南岸施工水位北岸南岸北岸常年洪水位184.32施工水位、1、2、3、 4、1、撑、 2、1.3、190005520019000190005520019000步骤四1. 将主墩支点设置为临时固定支座(约束水平位移);2. 开始用架梁吊机架设中跨钢桁拱;3. 当钢桁达到一定的悬臂长度后,解除支座水平约束,调整桁梁纵轴线,然后重新锁定;4. 同时安装扣塔塔柱和临时支撑斜腿。运输驳船 运输驳船南岸施工水位北岸南岸北岸常年洪水位184.32施工水位、1、2、 、3、 、 4、1、撑、 2、 、1.3、1900055200190001900055200190
12、00步骤五1. 利用架梁吊机架设中跨钢桁拱至 168 米(构件均从驳船上起吊),同时对边跨进行适当配重;2. 继续安装扣塔塔柱上部构件及塔顶锚箱,安装边跨和中跨锚固点锚箱;3.此阶段可保证中跨有 180 米的航道宽度。190005520019000168001680080008000北岸施工水位南岸定位船运输驳船180.00通 航 水 域通 航 水 域180.00运输驳船定位船南岸施工水位北岸8000800014400166001680016800、1、1、 2、 3、1、1、168m、 、 2、3、 、180m、1900055200190001扣索1扣索步骤六 1.挂设 1#扣锁; 2.拆除
13、扣塔支撑斜腿; 3.对 1#扣锁进行初张拉。190005520019000168001680080008000北岸施工水位南岸定位船运输驳船180.00通 航 水 域通 航 水 域180.00运输驳船定位船南岸施工水位北岸8000800014400166001680016800、1、1、 2、 3、1、1、168m、 、 2、3、 、180m、1900055200190001扣索1扣索步骤七 1.北侧停止架设,拆除定位船,将通航水域调整至 127 米,实现第一次航道转换; 2.利用架梁吊机继续架设南侧中跨钢桁拱至 240 米,架设过程中挂设南侧 2#扣锁并初张拉;140.00120.00124.00、1、 、2、3、 、120m、南岸施工水位北岸定位船运输船通 航 水 域168.0017.00168.00240.00通 航 水 域127.00定位船运输驳船北岸施工水位南岸、1、127m、2、 、240m、2、