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中国斜拉桥发展史

发布于:2022-09-26 13:38:26 来自:道路桥梁/桥梁工程 [复制转发]
中国斜拉桥发展史

从1955年德国工程师弗兰茨·狄辛格在瑞典主持设计了世界上第一座现代斜拉桥——斯特伦松德桥开始,世界现代斜拉桥的发展至今已有60多年的历史。1975年,这种桥型传入我国,第一座试验性斜拉桥——四川云阳汤溪河大桥(当时重庆属四川管辖)建成。虽然我国斜拉桥比世界晚了二十年,但是经过老中青三代建桥人不懈的理论探索和创新实践,发展非常迅速,现在已成为世界上建造斜拉桥数量最多、跨度领先的国家,建造技术也处于世界领先地位。

我国斜拉桥技术发展和建设情况,大体可分为三个阶段。

起步阶段:1975~1982年,我国斜拉桥发展第一次高潮。

1975年2月我国建成了第一座试验性斜拉桥——四川云阳汤溪河大桥。当时尚在“文革”时期,经费缺乏,利用原拟修建一座人行吊桥的桥墩和索塔改建为双塔斜拉试验桥,孔跨布置 34.91m+75.84m+34.91m,全长153.12m,高25m,宽3.7m。双塔双索面稀索,每塔有三对斜拉索,由42-Φ7×19 钢丝绳组成,外套铝套管,内灌水泥砂浆,呈辐射形布置。为了使拉索不占用桥面宽,将拉索布置在桥面之外,锚固在主梁伸出的倾斜悬臂横梁上。主梁为单箱,高1.0m,由钢筋混凝土槽形箱和预制的钢丝网水泥正交异性桥面板组合而成。该桥塔墩固结,连续主梁与墩铰支。主梁边跨在支架上现浇,中跨为节段预制,用缆索吊机安装。该桥由交通部重庆公路科学研究所、四川省公路设计院合作设计并组织施工。其建设开创了中国斜拉桥的先河,对国内斜拉桥的发展起到推动作用。1978年获得全国科学大会奖,1979年4月获得四川省科技进步四等奖和交通部科技重要成果奖。

2006年10月17日,三峡工程三期清库时,该桥被拆除,自此,我国第一座试验性斜拉桥在服务31个年头后,成为人们永恒的记忆。

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与此同时,上海市政工程设计院林元培也设计建造了上海试验桥新五桥,跨径24m+54m+24m,双车道宽6.6m。

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1977年,青岛大沽河斜拉桥建成通车。该桥为46m+104m+46m三跨钢筋混凝土带挂孔的斜拉桥,总长200.28米,桥面车行道7米,两边人行道各0.75米,桥高6.98米,载重标准汽车15吨,挂车80吨。索塔为门式双层框架,索塔墩固结,塔顶设锚箱锚固拉锁,索塔下横梁设滚动支座支搁桥面箱梁,塔高从桥面至塔顶18.5米,塔柱为1.4×1.2米钢筋混凝土矩形断面。斜拉索每塔3对,呈双面扇形。由山东省交通厅测设队设计(设计负责人李守缮、万姗姗),总投资100万元,大桥以投资少、施工快、质量高、设计精巧独特而荣获1978年山东省科技大会先进科技设计成果奖。1993年5月18日下午2时30分,为修建胶州湾高速公路运输材料的载重汽车经过该桥时,大桥轰然倒塌,结束了它的历史使命。

1980年建成了第一座预应力混凝土斜拉桥——三台涪江大桥,其斜拉索由24Φ5高强度钢丝组成,当时钢丝的强度等级约为1400MPa。

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1980年,在广西建成了我国第一座铁路预应力混凝土斜拉桥——红水河铁路桥。1977年2月,铁道部根据国际新发展预应力钢筋混凝土斜拉桥新型结构,决定改变原铁二院的栓焊梁方案,将红水河桥作为我国铁路斜拉桥的试点工程,跨越主河槽采用48+96+48m预应力钢筋混凝土斜拉桥方案。柳州铁路局负责总体设计, 3孔连续斜拉桥由铁道科学研究院(简称铁科院)程庆国等负责设计、科研和实验工作。

全桥按单线设计,有碴桥面、直线、平坡,桥面宽7米。斜拉桥型为双塔竖琴型,由主梁、索塔、斜缆3部分组成。采用塔梁固结,塔墩分离的结构形式。主梁为单箱双室的3跨连续梁,梁高3.2米,边跨两端处局部加高至3.82米,箱宽4.8米;塔柱下部由塔底箱形横梁与主梁连成整体,上部由两片燕尾形横梁连成门式框架;塔柱基本为矩形断面,顺桥向长3米,横桥向宽1.2米;梁底至塔顶全高29米,塔柱中心距6.1米;在距主梁顶面8.465、15.065、21.665米处,锚定3对斜缆索,斜缆采用柔性缆索,每组缆索由6根钢绞线束组成,每根钢绞线束由10根7丝Φ5毫米钢绞线组成,钢丝极限强度为15000公斤/平方厘米;斜缆采用缠绕玻璃丝布涂刷环氧树脂形成“五布六胶”的玻璃钢套进行防护;斜缆与主梁水平夹角28°49’,即斜坡为1:0.55;通过带牛腿的箱形锚固横梁与主梁相连,牛腿悬出主梁两侧,长1.55米,宽1.3米,跟部截面高2.38米,斜缆与主梁中线交点离塔位中线分别为18、30、42米;支座采用建筑高度小、省钢的盆式橡胶支座,中跨6、7号墩最大反力为3277吨,用4个承载力900吨的铰式固定或活动支座;边墩支点反力为636吨,用3个承载力为250吨的活动支座;利用支座聚四氟乙烯板与不锈钢间低摩阻力活动,协调支座的位移,通过密闭在钢盆内的橡胶传送垂直反力,以适应梁体的转动。

1981年我国建成了第一座独塔斜拉桥——四川金川县曾达桥,跨径39m+71m,墩、塔、梁固结,主梁为钢筋混凝土三室箱梁,转体前顺河搭低支架现浇,索塔卧地预制,经安装索塔和拉索后,创造性地采用平转法施工。

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1982年建成的上海泖港大桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,为双塔3孔85m+200m+85m预应力混凝土斜拉桥,为上海第一座双塔双索面大型预应力混凝土斜拉桥,曾是国内最大跨度的混凝土斜拉桥,也是中国第一座真正意义上的大跨度斜拉桥。1982年被评为上海设计系统优秀设计奖;1983年,被评为上海市建设系统市政建设十佳工程之一。桥宽12m,其中车行道7m,人行道两侧各2.5m,全长391.8m。主梁由分离式双箱梁与"Ⅱ"形车道板组成,箱梁高2.5m,顶宽2.51m,底宽1.9m,采用挂篮悬臂拼装湿接头施工。桥塔采用钢筋混凝土直塔,塔高出桥面以上44m,塔柱间设钢筋混凝土十字交叉形抗风腹杆。在塔柱两侧各设置11对拉索,双索面拉索采用竖琴形布置,索距水平向6.5m,垂直向3.25m。边跨的1/3L及2/3L处各设一个铺助墩。

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1982年建成的跨度220m的山东济南黄河斜拉桥,为双塔双索面扇形布置拉索的混凝土斜拉桥,是我国第一座采用密索体系的预应力混凝土斜拉桥。桥塔为A型门式立体结构,塔高68.4m,塔梁分离,塔墩固结。索面采用扇形布置,索距8m,每塔共11对索。每根拉索由2~4束组成,每束用67~121根Φ5镀锌钢丝组成,用铅制套管压水泥浆进行防护。拉索锚头采用冷铸镦头锚。主梁断面为闭口双室箱梁,梁高2.75m,采用挂篮悬浇施工。

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从1975年主跨近76m的四川云阳桥至1982年建成的跨度为220m的山东济南黄河斜拉桥,在短短七年里,我国斜拉桥跨度增加了两倍,共建成11座斜拉桥,这标志着我国已基本掌握大跨度斜拉桥设计与施工技术。这一阶段修建的斜拉桥均为混凝土斜拉桥,多数跨度不大,主梁断面多为抗风稳定性稍差的矩形梁(箱)加桥面系的形式,门型塔,拉索多采用Φ5高强钢丝,未镀锌,稀索布置,防护也多为耐久性差的防水涂料多层涂覆、玻璃钢防护层、钢丝网水泥壳套、钢、铝、塑料套管灌以水泥浆、黄油等。

理论总结、研究提升阶段:1983~1991年。

由于第一阶段已建斜拉桥的拉索防护,要么层次多、成本高,要么过于简单,或防护不当而失败,以至有的桥建成3~4年,拉索防护就损坏,危及桥梁安全。这种情况促使我国桥梁工作者进入到理论研究、总结提高阶段,为下一阶段斜拉桥持续发展做思想、理论准备。

1983年,著名桥梁专家、建设部首批中国工程设计大师(1989年)、工程院院士(2005年)林元培先生,根据自己在泖港大桥施工控制经验(使两岸悬臂施工的梁体合龙时对接误差控制在2厘米之内),在《土木工程学报》发表了“卡尔曼滤波法在斜张桥的应用”论文,这几乎可以说是中国桥梁监控尤其是斜拉桥施工监控“动态纠偏理论”的先行,为斜拉桥的施工控制奠定了坚实的理论基础。

这一阶段建设的斜拉桥不多,但却有几座是独塔斜拉桥,并采用聚乙烯(PE)材料进行拉索防护,做了一些有益的尝试。

1983年建成浙江上虞县章镇桥跨曹娥江,为独塔斜拉桥,主孔为54m+72m,预应力混凝土箱梁与塔固结,桥塔高32.3米,竖琴形拉索,桥梁全长304米,宽12.8米,桥高15米,5对斜拉索。

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1985年前后,上海市政设计院林元培主持设计了重庆嘉陵江石门大桥(独塔单索面双跨斜拉桥,跨径组合为230+200m)及上海恒丰北路桥(独塔单索面双跨斜拉桥,跨径组合为76.65+72.8m),对基础处理、拉索布置、梁体截面、施工控制做了充分的探索与研究。既然独塔斜拉桥主跨可以达到230m,那么双塔的主跨完全就可以超过400m,因此,这两座桥为日后设计建造南浦大桥积累了宝贵的技术经验。

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1987年建成天津永和大桥。该桥是跨越永定新河的一座公路桥,是津汉公路(天津外环-汉沽)的重要通道。该桥全长为512.4m,主跨为260m预应力混凝土双塔斜拉桥,当时是亚洲之最,被称作“亚洲第一跨”。桥面全宽13.6m,包括9m车行道及两侧人行道。主梁由预制块件拼装而成,块件1200kN,按“长线法”匹配浇注,并利用临时支架悬臂安装。桥塔基础为φ18m开口圆形沉井,深35m,桥台及中间墩为预应力混凝土打入桩。桥址处于8度地震烈度软土地区,且因濒临渤海,时有强风,选用飘浮体系及流线型主梁断面以提供良好的抗震抗风性能。该桥的建设几乎集中了国内桥梁界至少说是斜拉桥界的顶级企业及精英人士参与,天津市市政设计院、同济大学、中国建筑科学研究院、铁道科学研究院、北京工业大学、铁道部大桥工程局(现中铁大桥局)桥研所、铁道部大桥工程局通力合作,结合该桥结构特点进行了“静力、动力方面分析研究”“恒载自动调索” “倒拆正装”电算程序、YG-300专用千斤顶、冷铸锚、PE管保护套,以及抗震、抗风等十多项科研课题研究与试验,其中6项成果在国内获奖。1988年3月,由天津市土木学会、天津市市政工程局和铁道部大桥工程局联合主办召开了“天津永和大桥学术研讨会”,编印了一本论文集,收集有关设计、科研和施工的论文共36 篇,在这次盛大的全国性斜拉桥专题技术研讨会上进行广泛交流,对推进我国大跨度斜拉桥技术向前发展具有非常重要的指导意义。并且与会近百位专家一致评价:“永和大桥的建设,为我国斜拉桥的发展积累了经验,作出了有价值的贡献”。

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飞跃式发展阶段:1991年至今。

随着我国国民经济和交通事业建设的迅速发展,斜拉桥的修建也迅速增多,尤其是1990年以后,国内各地大规模修建高速公路和改渡口为桥梁,迎来了桥梁建设的春天,适宜于各种大小跨径而又造型美观的斜拉桥往往成为首选桥型。

1991年,林元培大师主持建成了上海南浦大桥。该桥是我国自行设计、自行建造的双塔双索面、迭合梁斜拉桥,是上海市区第一座跨越黄浦江的大桥。总长8346米,其中主桥全长846米,主跨423米,工程总投资8.2亿元,建设周期为18个月。桥塔两侧各以 22对钢索连接主梁索面,呈扇形分布。桥下可通行5万吨级巨轮。其规模之雄伟,工艺之严格,技术之复杂,施工难度之高,建设周期之短,是我国桥梁建设史上少有的,在世界桥梁建设史上也不多见。

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1993年建成的主跨602m上海杨浦大桥,系双塔双索面扇形布置拉索的叠合梁斜拉桥,超越1991年建成挪威主跨530米斯堪桑德大桥成为当时世界最大跨径双塔双索面斜拉桥(1995年被法国主跨856米诺曼底大桥超越)。该桥建设中,提出了钢箱梁简化加劲合理建议和加劲肋的设计方法;改进了拉索锚箱设计;整理了中国桥梁抗风稳定性的理论分析、试验内容和方法,为中国大跨度悬吊体系的抗风设计准则和实验方法奠定了科学和实践基础;先张法板梁用高强度低松驰预应力钢绞线作预应力筋,OVM锚作工具锚。它的建成标志着我国斜拉桥的建设水平已进入世界前列。

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2001年建成的福建青州闽江大桥,主跨605m,是目前世界上跨度最大的结合梁斜拉桥。

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2005年建成的南京长江三桥,主跨648m,在当时世界已建成的斜拉桥中居第三,而按钢塔斜拉桥排序名列中国第一、世界第二位。“人”字形钢索塔,属国内首创。

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2008年,我国建成苏通长江大桥,主跨1088m(详见上期:摩天耸地斜拉桥——世界斜拉桥发展史)。

2009年建成的武汉天兴洲公铁两用斜拉桥,主跨504m,在当今世界公铁两用斜拉桥中跨度第一,超过了当时世界公铁两用斜拉桥中跨度第一的丹麦海峡大桥(主跨490m)的跨度,实现了中国公铁两用斜拉桥主跨从300m级到500m级的飞跃。总投资约110.6亿元。

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2009年12月20日,香港昂船洲大桥正式通车。主跨为1018米。

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正在建设的沪通铁路江苏沪通长江大桥,为主跨1092米的钢桁梁斜拉桥,主跨位列世界第二、中国第一,是世界上首座超过千米跨度的公铁两用桥梁。主塔为倒“Y”形钢筋混凝土结构,塔高325米,相当于100多层楼高,主塔承载的轴力达30万吨。主塔基础采用倒圆角的矩形沉井基础方案,平面面积达5100平方米,相当于12个篮球场面积,是世界上规模最大的桥梁沉井结构;用钢筋约48万吨,相当于12个“鸟巢”所用钢材;混凝土230万立方米,相当于8个国家大剧院的用量。大桥能抵御14级台风,8级地震,10万吨级船舶的撞击。加劲梁采用Q500qE、斜拉索采用2000Mpa级平行钢丝等新材料,系国内首次研发、使用。其工程规模之大、施工难度之高、科技创新之多,创造了世界桥梁和中国桥梁建设的多个之最,代表着当前中国乃至世界桥梁建设的最高水平。大桥已于2019年9月20日全桥合龙,预计2020年建成通车。

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2019年1月9日开工的江苏常泰过江通道,其主桥为世界上第一座高速公路+普通公路+铁路“三位一体”的跨江大桥;主跨长达1176米,将超过目前世界第一的俄罗斯岛大桥成为世界最大跨度斜拉桥。项目总投资144.56亿元,预计2024年建成通车。

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▲常泰过江通道跨江大桥效果图

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▲常泰过江通道跨江大桥断面图

香港昂船洲大桥、苏通长江大桥、沪通长江大桥、常泰过江通道跨江大桥,使我国斜拉桥的跨径突破千米。截止2019年10月,我国已建成400m以上的长大斜拉桥共80座,已成为世界上修建斜拉桥最多的国家,建造技术达到世界领先水平。这些大跨度桥梁理论研究和工程实践的创新,促使我国长大斜拉桥的发展和技术开发研究逐渐趋于完善和成熟。

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组合结构在斜拉桥中的应用发展

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

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