国家奖主跨组获奖项目
I-74密西西比河大桥—西向段
贝顿多夫,爱荷华州/莫林,伊利诺伊州
桥梁数据:
跨越:密西西比河
开放日期:2021年12月4日
跨度:800ft.(243.84m)
总长度:3,405ft.(1,037.84m),拱跨及钢梁引桥结构
平均宽度:98ft.(29.87m)
单位面积用钢量:0.075t/ft. 2 (0.081t/㎡)
总用钢量:4,300t
造价:3,450万美元(约合人民币2.41亿元),上部结构
涂层/防护:不锈钢高强预应力锚杆,不锈钢加强钢,含氟聚合物涂层系统,无防护耐候钢
2021年12月4日,美国伊利诺伊州阔德城(Quad Cities)为新落成的I-74高速密西西比河大桥举行剪彩仪式。桥型为中承式提篮形拱桥,双向4车道,双子桥面附带5m宽的人行骑行道。12月底全面对公众开放,预计每日车流约8万辆。
旁边的旧双子悬索桥于1935年开通,已服役86年,计划于2022年拆除。这次的拆旧建新项目耗资约10亿美元(约合人民币69.35亿元)。资金的89%由联邦政府承担,爱荷华州和伊利诺伊州交通厅分摊其余11%的建设成本。
I-74高速公路连接爱荷华州和伊利诺伊州,是美国交通网络中重要的东西向纽带,也是阔德城地区密西西比河的主要过河通道,承载了45%以上的交通量。I-74高速公路密西西比河大桥项目是爱荷华州历史上规模最大的项目,是区域战略的一部分,目的是改善穿越密西西比河的交通。I-74高速公路密西西比河大桥是基础设施改进方面的一个大胆尝试,将使阔德城和周边地区在未来更具实力和竞争力,带来更多的发展机遇。
长久以来,爱荷华-伊利诺伊纪念大桥一直被称为是I-74高速公路通过阔德城地区的通道上的皇冠明珠。大桥横跨密西西比河,连接着爱荷华州的贝顿多夫市和伊利诺伊州的莫林市,是该区域内重要的州际通道。最近该地区的经济增长也带来了不断增加的交通需求,超出了该通道原有基础结构的交通运能,I-74高速公路这个重要的一段已经变成了一个影响交通运力的瓶颈。
爱荷华州交通部和伊利诺伊州交通部共同提出了一个雄心勃勃的改善计划,旨在缓解该通道沿线的交通拥堵并支撑起该地区的经济。该计划包括提升原有的道路运力、设计新的道路和立交桥等若干目标。最显著地,该计划呼吁建造一座新的I-74高速公路密西西比河大桥来替换原有的爱荷华-伊利诺伊纪念大桥。这座新桥需要采用改进的材料和细部构造来争取服役更长时间,便于检查和维护,并且要满足该区域急剧增长的交通需求。
2020年年底大桥的西向段正式启用,大桥的东向段则在2021年12月对外开放。新桥比老桥的两倍还要宽,双向4车道,还有一条多用途道路连接着密西西比河两侧的贝顿多夫市和莫林市。这个中承式提篮形拱桥的几何构型,以及采用了最少的拱肋支撑(两根中部撑杆及一根拱顶撑杆)是拱结构形式的现代化表达,当驾车者经过这个位于爱荷华州和伊利诺伊州之间的通道时,拱跨就标志着主航道的位置。正因为这座新的钢结构拱桥跨越的是一个主航道,在施工阶段进行拱段安装的时候,就要进行大量的协调工作以最大程度降低施工对水上交通的影响。
为了获得将初始拱段放置在基础上所需的精度,要采用那些在开合桥中典型应用的技术和设备对预埋的钢锚板进行现场铣削。采用高强不锈钢预应力锚杆将拱段锚固在基础上,这种高强不锈钢预应力锚杆是作为一个科研项目的一部分专门研发的,作为一种防腐蚀材料应用在此类项目中。设计团队选用了一种最小抗拉强度为116ksi(793.44MPa)的2507级双相不锈钢。安装后,对这些在管道里的锚杆进行灌浆,从而起到进一步防腐的作用,也使其和周边的混凝土黏合在一起。该项目还在拱肋处以及桥面系统内大量采用了高性能桥梁用钢HPS 70W,该种钢材具有良好的热影响区硬度和焊缝低冷裂纹敏感性及良好的焊接性能和低温韧性,是现代化桥梁用钢的优选材料,将该种钢材用在上述区域可以充分地发挥其高强的特性。
在桥梁维护方面,该体系包括一个桥面板下方的小车,可以到达整个桥面系统,还包括一个横跨这个小车的剪刀式升降机,可以在竖向到达边梁和桥面梁的全高范围。工人们可以通过一个内部的走道和楼梯系统到达拱肋,通过外部舱口以及扶手可以到达拱结构的顶部。
混凝土桥面专门采用了不锈钢,包括桥梁栏杆也采用了不锈钢,从而可以拥有更长的使用寿命并尽量将大量维护工作以及频繁替换桥面的需求最小化。为了防止桥梁在风荷载作用下发生不必要的振荡,沿着悬桥面的边缘安装了小翼系统。
基岩靠近这个区域的地表使得建造一座真正的拱桥而不是一个系杆拱结构成为可能。这就免去了设置长拉杆的必要,也避免了与之相伴的冗余度问题。两个纤柔的变截面拱彼此向对方倾斜,二者之间采用了最少支撑。该框架方案连同桥梁庞大的体形,为密西西比河留下了一个不可磨灭的印记,标志着该区域,以及新大桥的重要性。
除此之外,大桥上的灯光使其自上而下都成为了一个极具吸引力的夜间焦点并且将其结构体系也衬托得更加美丽。新桥提升了高速公路的尺度和交通运力(单是西向段的拱结构桥面宽度就已经比原来悬索桥的双向宽度都要宽),并且为该区域持续的经济增长提供了亟需的空间。
业主:伊利诺伊州交通部,爱荷华州交通部
总承包商:Lunda建筑公司
结构设计:Modjeski and Masters公司(上部结构),Alfred Benesch公司(下部结构)
钢结构加工:Industrial钢结构公司,Gary公司
钢结构详图:Tenca钢结构详图公司,魁北克,加拿大
支座加工:R.J. Watson公司,奥尔登,纽约州
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桥梁工程
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