苏通大桥总体设计
2004年 第7期 张喜刚:苏通大桥总体设计丹麦COWI公司加强技术交流和开展咨询审查。
②超高索塔施工阶段抗风问题。
随着索塔高度的增加,其抗风稳定性问题越来越突出,主要表现在索塔独立阶段存在风致振动问题和施工阶段的稳定性问题。
在风致振动方面,苏通大桥索塔采用钢筋混凝土结构,自重较大,空气动力稳定性要好于钢塔,通过风洞试验进行了专题研究和检验。在桥面架设阶段,通过计算分析进行对比,在适当位置设置临时墩,减少主梁架设时的双悬臂长度,确保索塔施工期安全。
③超高索塔的施工。
目前国内斜拉桥最高混凝土塔的施工经验是南京二桥,高度接近200m。国外斜拉桥最高混凝土塔有法国的Normandy桥,索塔高度为203m,悬索桥最高混凝土塔有丹麦的大带桥东桥,索塔高度为254m。苏通大桥混凝土塔高300m,施工难度相对较大,其主要施工技术难点有:索塔的施工控制、索塔施工的模板系统和支架结构形式、主塔混凝土施工工艺、关键施工设备的技术要求等,上均是可行的,(3)、索塔处设纵比较,经过调研、分析、比较,苏通大桥采用的结构体系为:索塔与主梁之间仅设置横向抗风支座和纵向带限位功能的粘滞阻尼器(F=CVa),不设竖向支座。粘滞阻尼器对脉动风、刹车和地震引起的动荷载具有阻尼耗能作用,而对温度和汽车引起的缓慢位移无约束。当由静风、温度和汽车引起的塔梁相对纵向位移在阻尼器设计行程以内时,不约束主梁运动;超出行程时,对主梁运动产生约束作用。
主梁与过渡墩及辅助墩之间设置纵向滑动支座,并限制横向相对运动。
②主桥千米级斜拉桥非线性问题。
进行了专题分析研究,结果表明苏通大桥综合效应下非线性对结构应力的影响程度在10～15%左右,这表明千米级斜拉桥设计利用现有设计手段控制结构安全度是可行的,结构设计完全可以控制在安全范围之内。但在施工阶段非线性因素对结构变形和索力的影响仍应引起充分重视,应按照非线性理论进行详细分析和施工控制。
为保证设计结果的可靠性和施工控制的准确
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性,设计中一方面引进了专门的计算分析程序进行计算(如奥地利TDV公司的RM2000软件和韩国MIDAS的MIDAS软件等),并采用不同程序相互校核;另一方面也委托国外有类似工程经验的设计咨询审查单位如丹麦COWI公司等,采用不同的程序和方法进行复核验算。
③主桥施工和运营阶段抗风稳定性问题。
苏通大桥抗风稳定性问题是决定苏通大桥安全的关键因素之一,设计中通过采用国际上最先进的数值风洞模拟计算方法,对索塔、斜拉索和钢箱梁断面进行选型比较,尽量降低结构的风阻系数,减小风荷载,并通过数值风洞进行详细模拟计算分析、建立节段模型(包括大比例高雷诺数节段模型)和全桥模型进行风洞试验,验证施工和成桥阶段各种不利工况下的静力、。
,如在主,,这些措,被证明是行之。,苏通大桥主桥的抗风稳,抗风性能很好,具有较高的安全度。
④主桥上部结构架设问题。
苏通大桥主桥桥面高度在水面70m以上,单块重量达420t,对施工设备有较高要求。施工周期长,尤其是最大单悬臂长度达540m,施工风险相对较大。由于存在一定的非线性影响,主梁架设过程中索力与线形控制也是需要重点研究的问题。
设计中充分调研了国内外已有的设备,研究了多种施工方案,提出了合理可行的指导性施工方案和施工设备技术要求。对于主桥长悬臂主梁施工架设,首先在工期安排上应避免在大风季节进行施工;还可通过改进钢箱梁连接方式、采用双悬臂吊机、提前合拢边跨、改进上部结构安装工艺等方法,加快钢箱梁安装速度,并用设置临时墩、桥面阻尼器等方法来降低长悬臂施工难度和风险。通过上述几种措施,可保证在台风季节来临前或避开台风季节影响完成主桥钢箱梁的合拢,规避施工风险。
对于主梁安装过程的施工控制问题,应将设计与施工控制紧密结合,采用非线性分析专用程序,并采用多种程序进行校核,保证结果的可靠性。通过反复分析,摸清施工过程中的内力和变形特点,并进行有效的适时施工监控。
⑤主桥施工和运营阶段斜拉索的减振问题。斜拉索振动直接影响到桥梁的使用性和安全